一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体及其制备方法以及树脂基人造石材技术

本发明专利技术公开了一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体及其制备方法以及树脂基人造石材，属于建材制备技术领域。该方法包括：电石渣预处理；将电石渣预处理物与去离子水混合，并超声处理，然后在搅拌条件下加入氯化铵溶液并且控制反应体系中氯化铵与氢氧化钙的摩尔比为(1‑1.3)：1，将反应过后的产物溶液进行抽滤，得到氯化钙溶液；将氯化钙溶液与碳酸氢铵溶液进行微波催化合成反应，得到悬浊液；将悬浊液进行超声分散后加入改性剂，然后超声处理，过滤，得到改性碳酸钙沉淀；将改性碳酸钙沉淀水洗后真空干燥后粉碎，得到人造石材用改性纳米碳酸钙粉体。本发明专利技术制得的人造石材用改性纳米碳酸钙粉体纯度高、色度白、粒度均匀。

Modified nano calcium carbonate powder for artificial stone and its preparation method and resin based artificial stone

The invention discloses a modified nano calcium carbonate powder for artificial stone material, a preparation method thereof and a resin based artificial stone material, which belongs to the technical field of building material preparation. The method includes: pretreatment of electric slag; the carbide slag pretreatment with deionized water, and ultrasonic treatment, then added under stirring in the molar ratio of ammonium chloride solution and ammonium chloride and calcium hydroxide in the reaction system for:1 (1 1.3), the product of the reaction solution after filtration. Calcium chloride solution; the solution of calcium chloride and ammonium bicarbonate solution by microwave catalytic synthesis reaction, will get a suspension; suspension was added after ultrasonic dispersion modifier, and ultrasonic treatment, filtration, modified calcium carbonate precipitation; the modified calcium carbonate precipitation vacuum drying after washing after crushing, obtained by artificial stone the modified nanometer calcium carbonate powder. The modified nano calcium carbonate powder prepared by the invention has high purity, white color and uniform particle size.

【技术实现步骤摘要】
一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体及其制备方法以及树脂基人造石材
本专利技术涉及建材制备
，具体涉及一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体及其制备方法以及树脂基人造石材。
技术介绍
人造石材是当今社会主要的建筑装饰材料之一，可代替天然石材、高档陶瓷、木材、金属类装饰材料，属于绿色环保型高级建材。树脂基人造石材是以不饱和聚酯树脂或环氧树脂为粘结剂，加入一定量填料，具有美观、实用、安全、环保等特性，是人造石材中发展较快的品种。碳酸钙是树脂基人造石材最主要的填料，一般占人造石材质量的75％以上，而且填充量越大，树脂用量越少，生产成本越低，也越环保。由于碳酸钙粉体的无机特性，其与有机树脂的相容性差，需要对其进行改性处理。现有的改性方法主要是针对碳酸钙粉体的应用体系展开表面改性研究，例如橡胶工业、造纸工业，但对于树脂基人造石材的碳酸钙粉体改性的报道还较少。此外，碳酸钙作为重要的精细化工产品，应用广泛。碳酸钙的工业生产方法为碳化法，以石灰石矿为原料，不仅破坏环境，而且矿产资源越来越少，无法满足市场需求。电石渣是电石法生产乙炔工艺过程中产生的废渣，主要成分为Ca(OH)2。近年电石产量和需求量不断增加，使得电石渣产生量继续攀升。电石渣不经处理就地堆放或简单填埋，将对土壤、空气和水源造成严重污染，危害自然环境和人类健康。以电石渣为原料制备碳酸钙，既变废为宝，又保护了环境、节约矿产资源，具有较好的经济效益和环境效益。目前，有一些关于以电石渣为原料制备碳酸钙的报道，制备方法包括煅烧法和浸取法。其中浸取法通常包括两个阶段：浸取阶段和碳化阶段，在浸取阶段通过浸取剂浸取出钙离子，在碳化阶段，通过碳化剂得到碳酸钙。但是由该种方法制备得到的碳酸，其品质还有待进一步提高。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体的制备方法，本专利技术以电石渣为原料制备碳酸钙粉体，并且通过对制备工艺的优选改进以及对碳酸钙粉体的改性，从而获得高品质的并且适用于人造石材的改性纳米碳酸钙粉体。本专利技术的第二个目的在于提供一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体，其纯度高、色度白、粒度均匀、细小，并且与树脂的相容性好。本专利技术的第三个目的在于提供一种树脂基人造石材，其成本低、强度高、绿色环保。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体的制备方法，包括：(1)将电石渣烘干后粉磨，过220-240目筛，将得到的电石渣粉在240-300℃的条件下煅烧45-60min，得到电石渣预处理物；(2)将电石渣预处理物与去离子水按照重量比为1：(8-12)的比例混合，并超声处理2-4h，然后在搅拌条件下加入浓度为4-5mol/L的氯化铵溶液并且控制反应体系中氯化铵与氢氧化钙的摩尔比为(1-1.3)：1，在温度为35-45℃、搅拌转速为280-320r/min的条件下反应60-80min，将反应过后的产物溶液进行抽滤，得到氯化钙溶液，调节氯化钙溶液的浓度为1-1.5mol/L，备用；(3)向氯化钙溶液中加入离子液体，混合均匀后将溶液置于微波催化合成/萃取仪中，将0.5-1.2mol/L的碳酸氢铵溶液以6-9mL/min的速度加入至溶液中，并在微波功率为400-600W的条件下进行微波催化合成反应，反应时间为15-20min，得到悬浊液；其中，溶液中氯化钙和离子液体的质量比为100：(0.35-0.45)；(4)将悬浊液进行超声分散10-15min后，向悬浊液中加入占悬浊液重量5-15％的改性剂，然后在70-75℃条件下超声处理30-45min，过滤，得到改性碳酸钙沉淀；其中，改性剂包括按照重量份计的氨基硅油40-50份、钛酸酯偶联剂10-15份、铝酸脂偶联剂20-25份以及丙酮50-60份；(5)将改性碳酸钙沉淀水洗后在100-110℃条件下真空干燥3.5-4.5h后粉碎，得到人造石材用改性纳米碳酸钙粉体。本专利技术通过对制备工艺条件的优化，从而提高最终产品人造石材用改性纳米碳酸钙粉体的品质，并且在制备过程中，对碳化阶段生成的副产物进行回收，避免资源浪费，绿色环保。本专利技术对制备工艺条件的优化如下：在本专利技术的步骤(1)中，本专利技术在制备碳酸钙之前，对作为其制备原料的电石渣进行预处理，从而保证获得产品的最终纯度。具体地：先将电石渣烘干，以去除电石渣中的水分和挥发性物质。然后将电石渣进行粉磨处理并且过220-240目筛，以提高氢氧化钙的活性，因为粉体越细，比表面积越大，活性越高。将经过粉磨处理后的电石渣在240-300℃的条件下进行煅烧处理，以去除电石渣中的有机质或挥发性物质。在该温度条件下煅烧，既能够保证有机质或发挥性物质等杂质的有效去除，又能够不避免因温度过高而导致生产能耗增加，节约生产成本。在本专利技术的步骤(2)中，为了进一步提高电石渣中氢氧化钙的活性，在加入氯化铵浸取之前，通过超声波对电石渣与去离子水形成的混合溶液进行超声处理2-4h。本专利技术依据超声波的“空化作用”，一方面使得混合溶液中的团聚的氢氧化钙分散，增加后续氢氧化钙与氯化铵的作用面积，提高反应效率，另一方面也使得附着在氢氧化钙表面的杂质能够迅速脱落，从而提高最终产品的纯度。本专利技术将超声处理时间控制在2-4h的范围内，既能够有效提高氢氧化钙活性又能够减少生产时间，缩短制备周期。此外，在进行浸取时，为了提高钙离子的浸取率，将反应条件控制为：温度为35-45℃、搅拌转速为280-320r/min，反应时间为60-80min。钙离子的浸取率随着反应温度的升高而增大，当反应温度到达35℃时，反应接近平衡，浸取率较常温下明显提高，当反应温度进一步增加至45℃时，反应生成的氨水浓度较高，导致少量氨水挥发，促进反应正向移动，使得浸取率进一步提高，而当温度超过45℃时，反应生成的氨水大量挥发，造成了氨水损失，不利于氨水的循环利用，并且造成环境污染。由此，本专利技术将反应温度控制为35-45℃。在浸取过程中，搅拌的目的在于避免氢氧化钙沉积，通过搅拌加速氢氧化钙与氯化铵的反应。一般情况下，搅拌速度越大，反应越迅速，而具体到本专利技术，当搅拌转速为280-320r/min，钙离子浸取率提高明显，当搅拌转速超过320r/min时，搅拌转速对钙离子浸取率影响不大，这是由于电石渣本身颗粒较小，氯化铵溶液与电石渣的液固接触面已经达到极限。本专利技术通过反应前电石渣的预处理工艺、反应时的超声处理以及优选的反应温度以及搅拌转速等条件，使得浸取阶段的反应时间直接缩短至60-80min，明显地缩短了反应时间。步骤(3)为本专利技术的碳化阶段，与现有碳化工艺所不同的是，本专利技术通过微波强化，调节碳酸钙晶粒的生长速率并且控制晶粒大小，促进反应快速有效进行。而且，本专利技术还通过添加离子液体，进一步提高反应体系与微波的耦合效率，进一步促进碳酸钙晶粒的生长。而且，为了控制生产能耗，本专利技术在加入碳酸氢铵溶液也不是一次性全部加入，而是以6-9mL/min的速度添加，边添加边反应，不仅提高了反应效率，而且还降低了微波功率，减少了生产能耗。在步骤(4)中，本专利技术在碳酸钙以悬浊液的形式存在时对其进行改性处理，这样做的原因在于，在悬浊液中，改性剂可以与碳酸钙充分接触并发生反应，有利于提高改性效果，同时在反应过程中用超声处理反应溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体的制备方法，其特征在于，包括：(1)将电石渣烘干后粉磨，过220‑240目筛，将得到的电石渣粉在240‑300℃的条件下煅烧45‑60min，得到电石渣预处理物；(2)将所述电石渣预处理物与去离子水按照重量比为1：(8‑12)的比例混合，并超声处理2‑4h，然后在搅拌条件下加入浓度为4‑5mol/L的氯化铵溶液并且控制反应体系中氯化铵与氢氧化钙的摩尔比为(1‑1.3)：1，在温度为35‑45℃、搅拌转速为280‑320r/min的条件下反应60‑80min，将反应过后的产物溶液进行抽滤，得到氯化钙溶液，调节所述氯化钙溶液的浓度为1‑1.5mol/L，备用；(3)向所述氯化钙溶液中加入离子液体，混合均匀后将溶液置于微波催化合成/萃取仪中，将0.5‑1.2mol/L的碳酸氢铵溶液以6‑9mL/min的速度加入至溶液中，并在微波功率为400‑600W的条件下进行微波催化合成反应，反应时间为15‑20min，得到悬浊液；其中，溶液中氯化钙和所述离子液体的质量比为100：(0.35‑0.45)；(4)将所述悬浊液进行超声分散10‑15min后，向所述悬浊液中加入占所述悬浊液重量5‑15％的改性剂，然后在70‑75℃条件下超声处理30‑45min，过滤，得到改性碳酸钙沉淀；其中，所述改性剂包括按照重量份计的氨基硅油40‑50份、钛酸酯偶联剂10‑15份、铝酸脂偶联剂20‑25份以及丙酮50‑60份；(5)将所述改性碳酸钙沉淀水洗后在100‑110℃条件下真空干燥3.5‑4.5h后粉碎，得到人造石材用改性纳米碳酸钙粉体。...

【技术特征摘要】
1.一种人造石材用改性纳米碳酸钙粉体的制备方法，其特征在于，包括：(1)将电石渣烘干后粉磨，过220-240目筛，将得到的电石渣粉在240-300℃的条件下煅烧45-60min，得到电石渣预处理物；(2)将所述电石渣预处理物与去离子水按照重量比为1：(8-12)的比例混合，并超声处理2-4h，然后在搅拌条件下加入浓度为4-5mol/L的氯化铵溶液并且控制反应体系中氯化铵与氢氧化钙的摩尔比为(1-1.3)：1，在温度为35-45℃、搅拌转速为280-320r/min的条件下反应60-80min，将反应过后的产物溶液进行抽滤，得到氯化钙溶液，调节所述氯化钙溶液的浓度为1-1.5mol/L，备用；(3)向所述氯化钙溶液中加入离子液体，混合均匀后将溶液置于微波催化合成/萃取仪中，将0.5-1.2mol/L的碳酸氢铵溶液以6-9mL/min的速度加入至溶液中，并在微波功率为400-600W的条件下进行微波催化合成反应，反应时间为15-20min，得到悬浊液；其中，溶液中氯化钙和所述离子液体的质量比为100：(0.35-0.45)；(4)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵传实，
申请(专利权)人：雅安晶玉新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51