一种复合碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术的复合碳酸钙的制备方法属于无机合成技术领域。本发明专利技术提供了一种复合碳酸钙的制备方法，以聚乙二醇或聚乙二醇酯为分散剂，向氢氧化钙浆料中加入二氧化钛和分散剂，通入二氧化碳和氮气体积比为1∶2的混合气体进行碳化反应得到复合碳酸钙。获得的复合碳酸钙产品，其结构为纺锤型碳酸钙颗粒表面均匀包覆二氧化钛纳米颗粒。本发明专利技术制备的复合碳酸钙具有紫外吸收强度高、白度高、遮盖力强及耐候性强等特点，且具有杀菌作用；本发明专利技术的制备方法具有制作工艺简单、反应条件温和及易于实现工业化生产等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的复合碳酸钙的制备方法属于无机合成
。本专利技术提供了，以聚乙二醇或聚乙二醇酯为分散剂，向氢氧化钙浆料中加入二氧化钛和分散剂，通入二氧化碳和氮气体积比为1∶2的混合气体进行碳化反应得到复合碳酸钙。获得的复合碳酸钙产品，其结构为纺锤型碳酸钙颗粒表面均匀包覆二氧化钛纳米颗粒。本专利技术制备的复合碳酸钙具有紫外吸收强度高、白度高、遮盖力强及耐候性强等特点，且具有杀菌作用；本专利技术的制备方法具有制作工艺简单、反应条件温和及易于实现工业化生产等特点。【专利说明】
本专利技术涉及无机合成
，具体涉及。
技术介绍
碳酸钙作为一种重要的无机化工原料，具有资源储量丰富、无毒、无味、性能优良等特性，广泛应用于涂料、塑料、造纸、橡胶、油墨等领域。尤其是在涂料领域中，碳酸钙受到越来越多的关注，在水性涂料行业碳酸钙能防止涂料沉降，使涂料分散性好，光泽度高，而且碳酸钙在水性涂料中的用量占20%~60%。在涂料中碳酸钙不仅起到骨架作用，还能够增加涂膜厚度，提高涂层的耐磨性，明显地提高了涂料的附着力。将碳酸钙加入涂料中，可以改变涂料的流变性、涂层的韧性、耐水性、耐候性、稳定性。但目前碳酸钙还存在遮盖力不强、在长时间的日光照射下容易出现粉化现象等缺陷，这限制了碳酸钙的应用范围。另外，碳酸钙的白度不高，无法用作涂料中的颜料助剂，直接与金红石型二氧化钛混合使用，虽然能够提高白度，但存在颗粒分散性不好，而且颗粒间的粘结不牢固。为解决此问题国内外许多学者进行了研究，专利CN1444543A提供了一种二氧化钛-碳酸钙复合粒子的制备方法，其特征是，在没有任何添加剂的条件下通过碳化反应将二氧化钛粒子直接包覆到碳酸钙的表面上；其制备过程是在搅拌下向氢氧化钙浆料中通入二氧化碳和空气的混合物直到浆料的PH为7。此专利率先提出了利用碳化法制备二氧化钛-碳酸钙复合粒子 的技术，实现了二氧化钛在碳酸钙表面的部分包覆，提高了产品的白度，并成功用于造纸行业。但此方法制备的二氧化钛-碳酸钙复合粒子存在复合粒子不稳定、二氧化钛容易剥离及碳酸钙的包覆率不高等现象。专利CN101302359A提供了一种复合钛白粉的制备方法，其特征是以硅酸钠作为粘结剂和包膜剂，在轻质碳酸钙表面镶嵌二氧化钛颗粒。此方法实现了碳酸钙的包覆与二氧化钛的包膜在碳酸化反应过程中的分步完成，但是此方法添加的二氧化钛量偏大，提高了生产成本，而且此技术操作过程复杂，实现产业化面临着一定的困难。另外，因为二氧化钛和碳酸钙的比重不同，所以在碳酸化后期加入钛白浆液致使产品中二氧化钛在碳酸钙表面的包覆率差别很大，这不利于二氧化钛-碳酸钙复合粒子的大规模生产。专利CN103194089提供了一种复合钛白粉的制备方法，其特征是以偏钛酸作为钛源包覆剂，加入硅酸钠为粘结剂和包覆剂，经抽滤，水洗，干燥，粉碎得到复合钛白粉。此专利技术将二氧化钛的原料由商品型二氧化钛改为偏钛酸，降低了生产成本；且在制备过程中完成了碳酸钙先包覆与二氧化钛后包膜，但由于二氧化钛和碳酸钙的比重相差较大，使得产品中碳酸钙的包覆率差别也很大；而且偏钛酸粒径为几十纳米，易于团聚，可能会使得二次团聚后的偏钛酸粒子与碳酸钙的结合不够牢固，而且所需的干燥的温度较高，时间较长。另外，此专利技术的硫酸法制备偏钛酸过程会对环境造成一定的污染。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，在碳化反应过程中无分散剂时碳酸钙-二氧化钛粒子中二氧化钛包覆率不高且容易剥离、在碳化反应后期加入二氧化钛时因二氧化钛和碳酸钙的密度不同造成产品中二氧化钛的包覆率相差很大的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是在碳化初期加入分散剂聚乙二醇或聚乙二醇酯以及二氧化钛，通过一次加料的方式，直接获得复合碳酸钙产品。本专利技术获得的复合碳酸钙产品，其结构为纺锤型碳酸钙颗粒表面均匀包覆二氧化钛纳米颗粒。本专利技术采用的具体技术方案是，在40~60°C、搅拌速度800~1000转/分钟的条件下，向质量分数为5%~15%的氢氧化钙浆料中加入聚乙二醇或聚乙二醇酯及二氧化钛，然后在速率50~120升/分钟的条件下，通入二氧化碳和氮气体积比为1:2的混合气体进行碳化反应30~60分钟，直到pH值为7得到白色水浆液；将所述的白色水浆液进行离心脱水，干燥，获得复合碳酸钙；所述聚乙二醇或聚乙二醇酯、二氧化钛对氢氧化钙的质量分数分别为 0.074% ~0.74%、3.7% ~14.8%。所述聚乙二醇或聚乙二醇酯优选分子量为1000~10000。所述二氧化钛粒径优选200~300nm。所述二氧化钛优选金红石型。优选的聚乙二醇或聚乙二醇酯的添加量为占氢氧化钙质量的0.296%，最佳的金红石型二氧化钛的添加量为占氢氧化钙质量的11.1%。所述的干燥，可以于120°C干燥4小时。利用本专利技术的制备方法获得的复合碳酸钙是纺锤型，碳酸钙晶型为方解石。所得复合碳酸钙具有紫外吸收强度高、遮盖力强、白度高、耐候性强的优点，并且在紫外光的照射下，复合碳酸钙能够产生具有非常强氧化能力的羟基自由基，其能穿透细菌的细胞壁进入菌体，阻止成膜物质的运输，从而有效杀死细菌。将所得的复合碳酸钙用作涂料中的颜料时，不仅白度符合颜料的性能要求，而且安全、环保、无毒。另外，所得复合碳酸钙用作涂料中的填料时，不仅能明显提高遮盖力，而且能够改善涂膜的机械强度和稳定性等。本专利技术的生产工艺简单，可控制通入气体的速率和二氧化钛的添加量，从而可以调整二氧化钛颗粒的尺寸和碳酸钙的包覆率，进而调整复合材料的抗菌性和遮盖力，控制生产成本，且碳酸钙的包覆率高，产量高，反应条件温和以及易于实现工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1实施例2复合碳酸钙的扫描电镜图。图2碳酸钙、金红石型二氧化钛及实施例2所得复合碳酸钙的紫外吸收图。【具体实施方式】以下通过具体实施例进一步说明本专利技术，但这些实施例对本专利技术没有限制。实施例1在40°C、搅拌速度800转/分钟的条件下，向质量分数为10%的氢氧化钙浆液中加入占氢氧化钙质量7.4%的金红石型二氧化钛和0.074%的聚乙二醇或聚乙二醇酯(分子量1000)，机械搅拌30分钟，然后在120升/分钟速率下，通入二氧化碳和氮气体积比1:2的混合气体进行碳化反应，当溶液的PH值为7时，停止反应，得到白色水浆液；将所述的白色水浆液进行离心脱水，于120°C干燥4小时。复合碳酸钙的白度值为96.3，产率为97%，碳酸钙的包覆率达94%。当用扫描电镜观察复合碳酸钙时，金红石型二氧化钛包覆在碳酸钙的表面，没有单独的二氧化钛存在。实施例2在50°C、搅拌速度800转/分钟的条件下，向质量分数为10%的氢氧化钙浆液中加入占氢氧化钙质量11.1%的金红石型二氧化钛和0.296%的聚乙二醇或聚乙二醇酯(分子量2000)，机械搅拌40分钟，然后在90升/分钟速率下，通入二氧化碳和氮气体积比1:2的混合气体进行碳酸化反应，当反应溶液的PH值为7时，停止反应，得到白色水浆液；将所述的白色水浆液进行离心脱水，然后于120°C干燥4小时。复合碳酸钙的白度值为97.2，产率为98%，碳酸钙的包覆率为96%。当用扫描电镜观察复合碳酸钙时，金红石型二氧化钛包覆在碳酸钙的表面，没有单独的二氧化钛存在。实施例3在50°C、搅拌速度900转/分钟的条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合碳酸钙的制备方法，其特征是，在40～60℃、搅拌速度800～1000转/分钟的条件下，向质量分数为5%～15%的氢氧化钙浆料中加入聚乙二醇或聚乙二醇酯及二氧化钛，然后在速率50～120升/分钟的条件下，通入二氧化碳和氮气体积比为1:2的混合气体进行碳化反应30～60分钟，直到pH值为7得到白色水浆液；将所述的白色水浆液进行离心脱水，干燥，获得复合碳酸钙；所述聚乙二醇或聚乙二醇酯、二氧化钛对氢氧化钙的质量分数分别为0.074%～0.74%、3.7%～14.8%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周兵，李真，黄春影，刘忠甫，
申请(专利权)人：长春天成高新纳米复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22