立方形纳米碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种立方形纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：向氢氧化钙悬浮液中加入蔗糖和带非负电荷氨基酸，通入二氧化碳进行碳化，得到立方形纳米碳酸钙。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下的有益效果：制备了一种粒径均一的立方形纳米碳酸钙，颗粒直径为50～100nm。而且氢氧化钙在进行碳化前无需冷冻，在室温下即可进行碳化，节省能耗；在碳化过程中，无需再添加其他表面改性剂或分散剂，减少了药剂回收程序，减少了化学药剂排放，节省了化学药剂排放的处理费用。此外，碳化结束后无需再次进行表面改性，可以直接得到分散性比较好的立方形纳米碳酸钙。

Preparation of cubic nanometer calcium carbonate

The invention provides a preparation method of cubic nanometer calcium carbonate, including the following steps: adding sucrose and non negative charge amino acids into the suspension of calcium hydroxide, carbonizing the carbon dioxide through carbon dioxide, and obtaining cubic nanometer calcium carbonate. Compared with the prior art, the invention has the following beneficial effects: a cubic nanometer calcium carbonate with uniform particle size is prepared, and the particle diameter is 50 to 100nm. In addition, calcium hydroxide can be carbonized before carbonization and can be carbonized at room temperature to save energy. In the process of carbonization, no other surface modifiers or dispersants are added to reduce the drug recovery procedure, reduce chemical discharge and save the cost of disposal of chemical reagents. In addition, after the carbonization is finished, no surface modification is needed, and the cubic nano CaCO3 with good dispersibility can be obtained directly.

【技术实现步骤摘要】
立方形纳米碳酸钙的制备方法
本专利技术属于无机材料领域，具体涉及立方形纳米碳酸钙的制备方法。
技术介绍
碳酸钙是一种重要的无机填料，由于其具有价格低廉、无毒、无刺激性、色泽好、白度高等优点，因此碳酸钙广泛应用于橡胶、造纸、涂料、油墨、电缆等部门领域。立方形纳米碳酸钙作为填料加入到塑料、橡胶、纸张中，可提高材料的机械性能，有效地改善体系的流动性与加工性能，对制品的表面光洁度和填充性也有较好的影响。此外立方形纳米碳酸钙填充在聚合物中有较好的增韧效果，且性能较稳定，现已成为应用量最大的纳米碳酸钙。因此，开发出形貌规整、粒度分布窄的立方形纳米碳酸钙具有十分重要的意义。现有技术中纳米碳酸钙的制备方法有：复分解法和碳酸化法(包括间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法和超重力反应结晶法)。相对于复分解法的生产能力有限，且成本较高等劣势。碳酸化法所采用的原料可以来源于自然界广泛存在的石灰石，其使碳酸化法成为研究最广泛、最易于在工业上实现大批量生产的方法。其中，连续喷雾碳化法具有气液接触面积大的特点，可制得颗粒形状规则、粒度分布窄的纳米碳酸钙；但该方法操作难度大、设备工作不稳定、喷嘴容易堵塞。超重力反应结晶法的碳化时间短、生产效率高、粒度分布均匀、不同批次产品的重现性好，但是该法使用的设备投资成本很高。间歇鼓泡碳化法所需投资小，操作简单，是目前工业上应用最为广泛的生产方法。因此，利用间歇鼓泡碳化法制备纳米碳酸钙更具有现实意义。中国专利(专利号CN201210362936.X)公开了一种立方形超细碳酸钙颗粒的制备方法。该方法将葡萄糖、蔗糖或柠檬酸钠中的一种以上作为晶核形成促进剂加入氢氧化钙悬浮液，通入二氧化碳碳化至pH值为8～12，添加氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的一种作为晶型修饰剂，陈化一段时间后继续通入二氧化碳碳化至pH为6.5～7.0，加入包覆剂包覆处理、过滤、干燥，制备得到粒径为90～180nm、比表面积在10～18m2/g的立方形超细碳酸钙粒子。但此方法除了要加晶型促进剂以外，还需要加入晶型修饰剂；另外此法需要二次碳化，两次碳化之间需要陈化处理，操作相对复杂。中国专利(专利号CN200310122700.X)公开了一种纳米级碳酸钙颗粒的制备方法，包括以下步骤：将晶核形成促进剂加入氢氧化钙的悬浮液，然后通入二氧化碳气体，再加入分散剂，然后加入包覆剂的水溶液；最后将包覆后的碳酸钙悬浮液趁热过滤，再进行干燥，即获得颗粒大小及分布可控的立方形纳米级活性碳酸钙产品。此法虽无需进行二次碳化，但需要加入晶核形成促进剂和分散剂，操作也较为复杂。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术目的是提供一种立方形纳米碳酸钙的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种立方形纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：向氢氧化钙悬浮液中加入蔗糖和带非负电荷氨基酸，通入二氧化碳进行碳化，得到立方形纳米碳酸钙。根据本专利技术，所述氢氧化钙悬浮液的制备方法可为：将氧化钙加入水中，得到氢氧化钙悬浮液；根据本专利技术，所述氢氧化钙悬浮液的质量分数可以为2～15％，优选为5～12％；根据本专利技术，所述带非负电荷氨基酸可以为赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丙氨酸、甘氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺等中的一种或多种；进一步优选为赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丙氨酸、甘氨酸等中的一种或多种；根据本专利技术，所述反应的温度可以为10～40℃，优选为室温，或20～30℃；根据本专利技术，所述氢氧化钙悬浮液、蔗糖和带非负电荷氨基酸的重量比可以为100:(0.01～2):(0.01～2)，优选为100:(0.01～1):(0.01～1)；根据本专利技术，在溶液pH值为6.0～7.0时，停止通入二氧化碳，优选的所述pH值为6.5～7.0；根据本专利技术，所述CO2的流量可以为100～300mL/min，优选为200mL/min。根据本专利技术，由本专利技术方法制备得到的立方形纳米碳酸钙的粒径为50～100nm。本专利技术所使用的蔗糖和带非负电荷的氨基酸可以与氢氧化钙悬浮液解离出来的钙离子或碳化过程中产生的碳酸根离子作用，形成吸附或产生空间位阻效应，影响碳酸钙晶体的取向生长，从而使碳酸钙的大小、形貌和结构都得到控制和调节，得到立方形纳米碳酸钙。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：制备了一种粒径均一的立方形纳米碳酸钙，颗粒直径约50～100nm。而且氢氧化钙在进行碳化前无需冷冻，在室温下即可进行碳化，节省能耗；在碳化过程中，无需再添加其他表面改性剂或分散剂，减少了药剂回收程序，减少了化学药剂排放，亦节省了化学药剂排放的处理费用。此外，碳化结束后无需再次进行表面改性，可以直接得到分散性较好的立方形纳米碳酸钙。附图说明图1为实施例1得到的立方形纳米碳酸钙的XRD图；图2为实施例1得到的立方形纳米碳酸钙的TEM照片；图3为对比例1得到的纳米碳酸钙的SEM照片。具体实施方式下文将结合具体实施例对本专利技术的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。实施例1在150g质量分数为5％的氢氧化钙悬浮液中加入0.20g蔗糖和0.18g赖氨酸，混匀后，以200mL/min的流量通入二氧化碳进行碳化，直至pH值为7.0，得到立方形纳米碳酸钙。立方形纳米碳酸钙的XRD图谱和TEM照片分别如图1和图2所示，图1中的XRD图谱与标准图谱卡片JCPDS072-1652相一致，为碳酸钙晶体颗粒。由图2中的TEM图可见，所合成的纳米颗粒为立方形，尺寸在50～100nm之间。实施例2在150g质量分数为10％的氢氧化钙悬浮液中加入0.30g蔗糖和0.30g甘氨酸，混匀后，以200mL/min的流量通入二氧化碳进行碳化，直至pH值为7.0，得到立方形纳米碳酸钙。实施例3在600g质量分数为7.5％的氢氧化钙悬浮液中加入1.05g蔗糖和0.8g丙氨酸，混匀后，以200mL/min的流量通入二氧化碳进行碳化，直至pH值为7.0，得到立方形纳米碳酸钙。实施例4在150g质量分数为12％的氢氧化钙悬浮液中加入0.40g蔗糖和1.0g精氨酸，混匀后，以200mL/min的流量通入二氧化碳进行碳化，直至pH值为7.0，得到立方形纳米碳酸钙。实施例5在150g质量分数为10％的氢氧化钙悬浮液中加入0.35g蔗糖和0.40g组氨酸，混匀后，以200mL/min的流量通入二氧化碳进行碳化，直至pH值为7.0，得到立方形纳米碳酸钙。对比例1在150g质量分数为8.8％的氢氧化钙悬浮液中加入0.25g蔗糖和0.2g天冬氨酸，混匀后，以200mL/min的流量通入二氧化碳进行碳化，直至pH值为7.0，得到不规则形貌的纳米碳酸钙。纳米碳酸钙的SEM照片如图3所示，从图3中放大80000倍的SEM照片可见，采用极性带负电荷的天冬氨酸制备得到的纳米碳酸钙具有不规则的形貌，类似于米粒状。以上，对本专利技术的实施方式进行了说明。但是，本专利技术不限定于上述实施方式。凡在本专利技术的精神和原则之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立方形纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向氢氧化钙悬浮液中加入蔗糖和带非负电荷氨基酸，通入二氧化碳进行碳化，得到立方形纳米碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种立方形纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向氢氧化钙悬浮液中加入蔗糖和带非负电荷氨基酸，通入二氧化碳进行碳化，得到立方形纳米碳酸钙。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钙悬浮液的制备方法可为：将氧化钙加入水中，得到氢氧化钙悬浮液。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钙悬浮液的质量分数可以为2～15％，优选为5～12％。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述带非负电荷氨基酸可以为赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丙氨酸、甘氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺等中的一种或多种；进一步优选为赖...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴智诚，苏小宝，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35