一种纳米级碳酸钙的水性浆液及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种纳米级碳酸钙的水性浆液及其制备方法、应用。该方法包括以下步骤：步骤1.将生石灰投入80℃水中，以分散盘转速为1000rpm消化2‑4h，将所得氢氧化钙悬浊液过200目标准筛，再添加一定量水，配成一定质量分数的悬浊液，陈化24h；步骤2：将氢氧化钙悬浊液线切式分散，加入晶型剂和分散剂A，控制碳化温度小于15℃，从底部通入CO2/N2混合气体对悬浊液进行碳化，碳化至pH＝7，再将反应液过滤洗涤；步骤3.将碳酸钙与水配合成一定浓度的浆液进行砂磨，在砂磨前或砂磨过程中加入分散剂B，即得一种稳定的纳米碳酸钙浆液,该浆液分散均匀、稳定性良好、能长期保存而不发生聚沉，并且使用方便。

Aqueous slurry of nanometer calcium carbonate, preparation method and application thereof

The invention provides an aqueous slurry of nanometer calcium carbonate and a preparation method and application thereof. The method comprises the following steps: 1 the lime into 80 DEG C water, to disperse the wheel rotation speed is 1000rpm 2 digestion 4h, the calcium hydroxide suspension 200 standard sieve, and then add a certain amount of water, with a certain mass fraction of the suspension, Chen 24h; step 2: calcium hydroxide suspension line cut type dispersion, adding crystalline agent and dispersing agent A, control of carbonizing temperature less than 15 degrees, from the bottom of the CO2/N2 mixed gas to carbonization carbonization to suspension, pH = 7, then the reaction liquid filtration and washing; step 3 calcium carbonate and water with a certain concentration of synthesis slurry sand, in the sand before grinding or sanding dispersant in the process of B, which is a kind of stable nanometer calcium carbonate slurry, the slurry dispersion, good stability, can be stored for a long time without aggregation, and easy to use.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种纳米级碳酸钙的水性浆液及其制备方法、应用。
技术介绍
木材具有特殊的纹理、外表及彩色等自然之美，到目前为止仍然是家具和家庭装修的主要原材料。木器漆对其具有完美的装饰性和持久的保护性，因此广泛应用于木器涂装和保护。而传统木器漆主要为油性溶剂漆，含有大量易挥发性有机化合物(VOC)，存在严重的污染和毒性问题。随着人们的环保和健康意识提高，低VOC和零VOC排放的木器制品以为首选，环保水性木器漆由此应运而生，并很快占有一定的市场份额，甚至早在2004年1月1日欧盟就全面禁止溶剂型漆的生产和销售，同年美国也完全限制中国油性漆及相关家具流入美国市场。虽然水性木器漆具有使用方便、不易起泡、耐高温、危害低、污染小等优点，但其在使用方面仍有较多不足，如漆膜硬度低、耐洗刷性差、附着力差等缺点。针对木器漆以上的不足之处，一个重要的解决办法是向其内添加适量大小的填料。随着国内众多万吨级纳米碳酸钙生产线的建成，其应用领域更是亟需扩展。目前纳米碳酸钙应用于涂料领域已为不可挡的趋势，然而众多生产厂家是直接将纳米碳酸钙粉体(指其团聚体)应用于涂料中，故不能体现纳米碳酸钙真正的纳米效应，其原因为：颗粒表面能高，处于热力学不稳定状态、极易团聚、不易分散、较难稳定存在于分散体系中。解决这些问题的关键技术就在于开发一种先进的分散技术，使纳米碳酸钙分散至真正的纳米级。目前碳酸钙的分散主要是以方解石和大理石为原料，常采用干法研磨，其步骤是：将矿石原料经振动清洗筛进行清洗；再将其破碎至小于50mm，经强磁装置去除铁杂质；后将其分级，配合分散剂于立式干磨机内研磨，最后得产品。一些厂家湿法研磨，中国专利[CN104294703]以天然碳酸钙矿为原料，破碎得粉，再将所得碳酸钙干粉与水混合后制得浆液，后一起送入研磨设备中研磨，在研磨前或研磨过程中加入阳离子分散剂，完成对碳酸钙的改性，最后得到微米级产品。中国专利[CN102950055]以大理石为原料，先振动清洗并破碎成粒，经磁吸装置去除铁杂质，再筛分得到3mm的碳酸钙颗粒，最后将碳酸钙颗粒、分散剂、水混合先后经两次湿磨装置研磨，最后得到2um的碳酸钙。综上所述，现有专利中，研磨所得碳酸钙粒子均是微米级，不能在大多数浆液中稳定，导致其应用有限，特别受限于透明木器漆。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种通过对砂磨原料开始研究，并在砂磨过程中加入分散剂，使所制备的碳酸钙达到真正纳米级，并能稳定分散存在于纳米水性树脂中，体现其纳米性能优势的水性木器漆中纳米碳酸钙的制备工艺。一种纳米级碳酸钙的水性浆液制备方法，包括以下步骤：步骤1.将生石灰投入80℃水中，以分散盘转速为1000rpm消化2-4h，将所得氢氧化钙悬浊液过200目标准筛，再添加一定量水，配成一定质量分数的悬浊液，陈化24h，待用；步骤2.将步骤1中氢氧化钙悬浊液，以分散盘1000-1200rpm线切式分散，加入晶型剂和分散剂A，控制碳化温度小于15℃，从底部通入CO2/N2混合气体，气体流率为40/120m3·h-1·m-3-60/120m3·h-1·m-3对悬浊液进行碳化，碳化至pH＝7，再将反应液过滤洗涤，待用；步骤3.将步骤2中的碳酸钙与水配合成一定浓度的浆液，于循环式砂磨机中砂磨，在砂磨前或砂磨过程中加入分散剂B，砂磨一段时间，即得纳米碳酸钙浆液。进一步地，如上所述的方法，所述步骤1中氢氧化钙悬浊液的质量分数为8-12wt％。进一步地，如上所述的方法，步骤2中所述晶型剂为硫酸、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种，所述晶型剂的添加量为0.6-2.0wt％，其添加量为占碳酸钙理论产量的质量百分数。进一步地，如上所述的方法，步骤2中所述分散剂A为聚乙二醇PEG-400、PEG-600、PEG-1000中的一种；所述分散剂A的添加量为1.0-5.0wt％，其添加量为占碳酸钙理论产量的质量百分数。进一步地，如上所述的方法，步骤3中所述分散剂B为聚丙烯酸钠、聚羧酸钠、六偏磷酸钠或烯丙基磺酸钠中的一种或多种混合，添加量为1.8-3.4wt％，其添加量为占碳酸钙理论产量的质量百分数。进一步地，如上所述的方法，所述步骤3中纳米碳酸钙浆液砂磨时间为10-30min。进一步地，如上所述的方法，所述步骤2中碳酸钙的一次粒径为20-40nm。进一步地，如上所述的方法，所述步骤3纳米碳酸钙浆液的平均粒径为140-200nm，固含量为10％-40％。如上任一所述的方法制备得到的纳米级碳酸钙的水性浆液。如上任一所述的方法制备得到的纳米级碳酸钙的水性浆液在水性木器漆中的应用。采用本专利技术制备方法制备的纳米级碳酸钙的水性浆液，是一种稳定的纳米碳酸钙浆液，该浆液分散均匀、稳定性良好、能长期保存而不发生聚沉，并且使用方便。本专利技术砂磨原料为未干燥的新制碳酸钙，软团聚体的碳酸钙粒子之间的键能较小，在高速砂磨时易断裂，并被分散剂包覆，有效地阻止其二次团聚，使所得浆液中的纳米碳酸钙颗粒以超微小形式存在，稳定悬浮于浆液中。本专利技术较现有技术研磨所得纳米碳酸钙平均团聚粒径明显变小，在200nm以下，将其用于透明木器漆而不会影响树脂的透明性，还能使树脂长时间稳定保存。附图说明图1为实施例3为砂磨前碳酸钙透射电镜图(标尺100nm)；图2为实施例3砂磨后纳米碳酸钙浆液粒度分布图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术即是提供一种专用于水性木器漆的填料—纳米碳酸钙，这种小尺寸的纳米碳酸钙尤其应用透明水性木器漆中，可与树脂上的—COOH或—NHCOOR等基团相互吸附，使得纳米CaCO3和树脂在界面上能进行有效地结合改性，使漆膜的附着力、硬度、饱满度等性能都有较大提升。本专利技术中所述晶型剂的作用为控制所得碳酸钙为目标形貌。本专利技术中所述分散剂A的有效地降低碳酸钙粒子之间的作用力，使其形成一种软团聚体，以达到减少砂磨时间和降低转速的目的，有效地降低了工艺成本。本专利技术中所述分散剂B的作用是包覆在经砂磨分散的超微小粒子表面，防止碳酸钙颗粒之间的二次团聚。实施例1将27.97g生石灰投入280g80℃的水中，以分散盘1000rpm消化2h。将所得氢氧化钙悬浊液过200目标准筛，加水配成12wt％氢氧化钙悬浊液，陈化24h，待用。氢氧化钙悬浊液以分散盘1000rpm线切式分散，加入0.6wt％的稀硫酸溶液和2wt％聚乙二醇400(碳酸钙理论产量的质量百分数)，控制碳化温度小于15℃，从底部通入CO2/N2混合气体(60/120m3·h-1·m-3悬浊液)，进行碳化，碳化至pH＝7，再将反应液过滤洗涤。将上述碳酸钙与水配合成40wt％浆液，于循环式砂磨机砂磨，在砂磨前加入3.4wt％聚丙烯酸钠，砂磨10min，即得平均粒径为150nm的纳米碳酸钙浆液。实施例2将27.97g生石灰投入280g80℃的水中，以分散盘1000rpm消化4h。将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级碳酸钙的水性浆液制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将生石灰投入80℃水中，以分散盘转速为1000rpm消化2‑4h，将所得氢氧化钙悬浊液过200目标准筛，再添加一定量水，配成一定质量分数的悬浊液，陈化24h，待用；步骤2.将步骤1中氢氧化钙悬浊液，以分散盘1000‑1200rpm线切式分散，加入晶型剂和分散剂A，控制碳化温度小于15℃，从底部通入CO2/N2混合气体，气体流率为40/120m3·h‑1·m‑3‑60/120m3·h‑1·m‑3对悬浊液进行碳化，碳化至pH＝7，再将反应液过滤洗涤，待用；步骤3.将步骤2中的碳酸钙与水配合成一定浓度的浆液，于循环式砂磨机中砂磨，在砂磨前或砂磨过程中加入分散剂B，砂磨一段时间，即得纳米碳酸钙浆液。

【技术特征摘要】
1.一种纳米级碳酸钙的水性浆液制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将生石灰投入80℃水中，以分散盘转速为1000rpm消化2-4h，将所得氢氧化钙悬浊液过200目标准筛，再添加一定量水，配成一定质量分数的悬浊液，陈化24h，待用；步骤2.将步骤1中氢氧化钙悬浊液，以分散盘1000-1200rpm线切式分散，加入晶型剂和分散剂A，控制碳化温度小于15℃，从底部通入CO2/N2混合气体，气体流率为40/120m3·h-1·m-3-60/120m3·h-1·m-3对悬浊液进行碳化，碳化至pH＝7，再将反应液过滤洗涤，待用；步骤3.将步骤2中的碳酸钙与水配合成一定浓度的浆液，于循环式砂磨机中砂磨，在砂磨前或砂磨过程中加入分散剂B，砂磨一段时间，即得纳米碳酸钙浆液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中氢氧化钙悬浊液的质量分数为8-12wt％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述晶型剂为硫酸、硅酸钠、六偏磷酸钠中的一种，所述晶型剂的添加量为0.6-2.0wt％，其添加量为占...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞起，刘旭，韩行健，杨昊，郭豪，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45