一种超细NaHCO3粒子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种超细NaHCO3粒子的制备方法，将原料NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液；然后将所述混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。采用本发明专利技术提供的方法制备的超细NaHCO3粒子的粒度尺寸小且尺寸分布较窄，粒度为100～200nm的超细NaHCO3粒子占超细NaHCO3粒子总数的94％～97％。将本发明专利技术提供的超细NaHCO3粒子应用于制备微孔发泡材料，能够有效提高微孔发泡材料的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超细化合物领域，特别涉及一种超细NaHCO3粒子及其制备方法和应用。
技术介绍
微孔发泡材料是指泡孔尺寸为0.1～10μm、泡孔密度为109～1012个/cm3的发泡材料。与普通发泡材料相比，微孔发泡材料具有密度低、隔热性能优良、隔音效果好以及比强度高的特点。当前，微孔发泡材料的制备方法主要有间歇成型法、超临界CO2连续挤出成型法、超临界CO2注射成型法和常规发泡方法。间歇成型法可以获得高质量的泡孔结构，但存在生产周期很长、产品体积和形状受限等缺点，难以实际应用。超临界CO2连续挤出成型和注射成型法可以连续生产，但存在专用设备特别昂贵、泡孔较大、泡孔大小较难以控制等缺点，限制了微孔发泡材料大规模推广和应用。常规发泡方法是采用普通化学发泡剂制备微孔发泡材料，设备相对简单，但是发泡效果不理想。碳酸氢钠(NaHCO3)作为一种典型的无机化学发泡剂，具有原料易得、价格低廉、分解时吸热、产物CO2在聚合物中易溶解扩散等优点，尤其是它没有毒性，更加适合将其应用于发泡食品包装等领域。但是市售的NaHCO3粒子尺寸比较大，一般为几百微米；现有技术中一般通过机械粉碎法、冷冻干燥法、喷雾干燥法对NaHCO3粒子进行细化处理，但是采用这些方法细化后的NaHCO3粒子尺寸仍较大，一般为几微米，用作发泡剂制备微孔发泡材料时的发泡效果依旧不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超细NaHCO3粒子及其制备方法和应用。采用本专利技术提供的方法制备的超细NaHCO3粒子的粒度尺寸小且均匀，能够有效提高微孔发泡材料的力学性能。本专利技术提供了一种超细NaHCO3粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液；(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。优选的，所述步骤(1)中NaHCO3、分散剂和水的质量比为(4～10)：(0.4～1)：100。优选的，所述步骤(1)中分散剂包括十二烷基硫酸钠或聚乙烯醇。优选的，所述步骤(2)中乙醇与步骤(1)中水的体积比为(8～14)：1。优选的，所述步骤(2)中将混合溶液加入到乙醇中是在搅拌速率为800～1400r/min的条件下进行。优选的，所述步骤(2)中将混合溶液加入到乙醇中是在-8～40℃的条件下进行。优选的，所述步骤(2)中将混合溶液加入到乙醇中的入料速度为1～4mL/min。本专利技术提供了上述制备方法制备的超细NaHCO3粒子，粒度为100～200nm的超细NaHCO3粒子占超细NaHCO3粒子总数的94％～97％。本专利技术提供了上述制备方法制备的超细NaHCO3粒子或上述技术方案所述的超细NaHCO3粒子在微孔发泡材料中的应用。优选的，采用改性剂将所述超细NaHCO3粒子进行改性后用于制备微孔发泡材料；其中，所述改性剂包括硬脂酸、硬脂酸镁、尿素、硬脂酸钙或硫酸锌。本专利技术提供了一种超细NaHCO3粒子的制备方法，将NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液；然后将所述混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。采用本专利技术提供的方法制备的超细NaHCO3粒子的粒度尺寸小且尺寸分布较窄，本专利技术实施例1表明，采用本专利技术提供的方法制备的超细NaHCO3粒子的平均粒度为143.2nm，粒子尺寸大都分布在100～200nm范围内，粒度为100～200nm的超细NaHCO3粒子占超细NaHCO3粒子总数的94％～97％。将本专利技术提供的超细NaHCO3粒子应用于制备微孔发泡材料，能够有效提高微孔发泡材料的力学性能。本专利技术实施例中对制备得到的微孔发泡材料和未发泡聚丙烯材料的力学性能进行了测试，结果表明，发泡后材料的拉伸强度和断裂伸长率有少量下降，分别下降9.6％和6.7％；而冲击强度提高了47.8％，弯曲强度提高了20.2％。总体说来，采用本专利技术提供的方法制备的微孔发泡材料表现出了较好的力学性能。附图说明图1为NaHCO3市售商品的扫描电镜图；图2为实施例1制备的超细NaHCO3粒子的扫描电镜图；图3为实施例1制备的超细NaHCO3粒子的粒子尺寸分布图；图4为实施例6制备的微孔发泡材料的扫描电镜图；图5为实施例6制备的微孔发泡材料的泡孔尺寸分布柱状图；图6为本专利技术中内壁设置隔板的自制搅拌装置的示意图；图7为本专利技术中内壁设置隔板的自制搅拌装置的实物图。具体实施方式本专利技术提供了一种超细NaHCO3粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液；(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。本专利技术提供的制备超细NaHCO3粒子的方法，能够获得粒度尺寸小且均匀的超细NaHCO3粒子，将所述超细NaHCO3粒子应用于制备微孔发泡材料，能够有效提高微孔发泡材料的力学性能。本专利技术将原料NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液。本专利技术对于所述原料NaHCO3的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的NaHCO3市售商品即可。在本专利技术中，所述分散剂优选包括十二烷基硫酸钠或聚乙烯醇。在本专利技术中，所述聚乙烯醇的数均分子量优选为16000～20000，更优选为17500～18500。在本专利技术中，所述原料NaHCO3、分散剂和水的质量比优选为(4～10)：(0.4～1)：100，更优选为(6～8)：(0.6～0.8)：100。晶体粒子的形成包括晶体成核和晶体长大两个步骤，与晶体长大过程相比，晶体的成核速率更多的是依赖于过饱和度，而晶体的成核速率会极大的影响粒子最终的尺寸，因此，溶质原料NaHCO3的质量浓度较大时有利于产生大的过饱和度，进而产生尺寸更小的NaHCO3粒子。本专利技术对于所述将原料NaHCO3、分散剂和水的混合没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。本专利技术优选将原料NaHCO3与水混合，得到NaHCO3水溶液，然后将所述NaHCO3水溶液与分散剂混合，得到混合溶液。在本专利技术中，将所述原料NaHCO3与水混合时，优选采用磁力搅拌器加热搅拌，以帮助原料NaHCO3在水中溶解。本专利技术对于所述磁力搅拌器的搅拌速率及加热温度没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的用于帮助原料NaHCO3在水中溶解的搅拌速率及加热温度即可。本专利技术将所述混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。在本专利技术中，所述乙醇与水的体积比优选为(8～14)：1，更优选为(10～12)：1。本专利技术优选在搅拌速率为800～1400r/min的条件下将所述混合溶液加入到乙醇中。在本专利技术的实施例中，具体是将乙醇置于自制搅拌装置中，在搅拌速率为800～1400r/min的条件下将所述混合溶液加入到乙醇中，直至全部加入即停止搅拌。在本专利技术中，所述搅拌速率优选为1000～1200r/min。在本专利技术中，所述自制搅拌装置具体是将本领域技术人员熟知的搅拌装置容器内壁设置隔板，以增加搅拌时的冲击力，使搅拌更剧烈。图6为本专利技术中内壁设置隔板的自制搅拌装置的示意图，图7为本专利技术中内壁设置隔板的自制搅拌装置的实物图。较大的搅拌速率增强了两相间的微观混合，进而可以促进两相间的质量传递和扩散速度，在短时间内能够使溶液变得更加均匀，且形成高的过饱和度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细NaHCO3粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液；(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。

【技术特征摘要】
1.一种超细NaHCO3粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)将原料NaHCO3、分散剂和水混合，得到混合溶液；(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液加入到乙醇中进行重结晶，得到超细NaHCO3粒子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中NaHCO3、分散剂和水的质量比为(4～10)：(0.4～1)：100。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中分散剂包括十二烷基硫酸钠或聚乙烯醇。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中乙醇与步骤(1)中水的体积比为(8～14)：1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中将混合溶液加入到乙醇中是在搅拌速率为800～1400r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：石璞，陈浪，刘跃军，伍文宗，刘小超，姜黎，孙鹏，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43