一种纳米碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将水溶性无机钙盐溶解在蒸馏水中超声溶解30‑60min，恒温过滤得到无机钙溶液；步骤2，将氨气通入无机钙溶液中循环曝气超声反应1‑3h，得到氢氧化钙溶液；步骤3，将羟丙基纤维素加入至氢氧化钙溶液中超声至完全分散，然后加热蒸发反应得到悬浊浓缩液；步骤4，将二氧化碳气体加入悬浊浓缩液中循环曝气微波反应2‑4h，得到悬浊液；步骤5，将悬浊液过滤得到白色沉淀，然后浸泡至无水乙醇中超声反应1‑3h，过滤后红外光照烘干得到纳米碳酸钙。本发明专利技术解决了现有工艺复杂，粒度不均一且较大的问题，通过控制氢氧化钙溶解与结晶的方式有效的控制碳酸钙的转化效率，得到粒径均一的纳米碳酸钙。

A preparation method of nano-calcium carbonate

The invention discloses a preparation method of nano-calcium carbonate, which comprises the following steps: step 1, dissolving water-soluble inorganic calcium salt in distilled water by ultrasonic dissolution for 30 to 60 minutes, and filtering at constant temperature to obtain inorganic calcium solution; step 2, circulating aeration of ammonia into inorganic calcium solution by ultrasonic reaction for 1 to 3 hours to obtain calcium hydroxide solution; step 3, adding hydroxypropyl cellulose to calcium hydroxide solution; The suspension concentrate was obtained by heating and evaporation reaction. Step 4, carbon dioxide gas was added to the suspension concentrate by circulating aeration microwave reaction for 2 to 4 hours to obtain the suspension. Step 5, the suspension was filtered to obtain white precipitation, and then immersed in anhydrous ethanol for 1 to 3 hours. After filtering, nano-calcium carbonate was obtained by infrared drying. The invention solves the problems of complex process, uneven particle size and large size. By controlling the dissolution and crystallization of calcium hydroxide, the conversion efficiency of calcium carbonate is effectively controlled, and the nano-calcium carbonate with uniform particle size is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米碳酸钙的制备方法
本专利技术属于纳米材料制备领域，具体涉及一种纳米碳酸钙的制备方法。
技术介绍
纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，标准的名称即超细碳酸钙，纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。纳米碳酸钙可改善塑料母料的流变性，提高其成型性，其用作塑料填料时具有增韧补强的作用，并能提高塑料的弯曲强度、弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。纳米碳酸钙在用于油墨产品中时体现出了优异的分散性和透明性、极好的光泽、以及优异的油墨吸收性和高干燥性。而纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料时，具有稳定性好、光泽度高、不影响印刷油墨的干燥性能.适应性强等优点。具体而言，纳米碳酸钙作为20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01-0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。现有技术中，纳米碳酸钙的生产工艺主要运用炭化法，主要有间歇碳化法、连续喷雾碳化法、超重力碳化法等生产方法。这些方法工艺复杂，成本高，生产的纳米碳酸钙粒度大，且粒度不均一。所以需要提供了一种新型的纳米碳酸钙的制备方法，以改善现有技术中的相关缺点。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种纳米碳酸钙的制备方法，解决了现有工艺复杂，粒度不均一且较大的问题，通过控制氢氧化钙溶解与结晶的方式有效的控制碳酸钙的转化效率，得到粒径均一的纳米碳酸钙。为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：一种纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将水溶性无机钙盐溶解在蒸馏水中超声溶解30-60min，恒温过滤得到无机钙溶液；步骤2，将氨气通入无机钙溶液中循环曝气超声反应1-3h，得到氢氧化钙溶液；步骤3，将羟丙基纤维素加入至氢氧化钙溶液中超声至完全分散，然后加热蒸发反应得到悬浊浓缩液；步骤4，将二氧化碳气体加入悬浊浓缩液中循环曝气微波反应2-4h，得到悬浊液；步骤5，将悬浊液过滤得到白色沉淀，然后浸泡至无水乙醇中超声反应1-3h，过滤后红外光照烘干得到纳米碳酸钙。所述步骤1中的水溶性无机钙盐采用氯化钙。所述步骤1中的无机钙溶液中的钙离子浓度为1.1-1.7mol/L，超声溶解的频率为20-40kHz，温度为40-60℃。所述步骤2中的氨气的加入量是钙离子摩尔量的250-300％，循环曝气超声反应的温度为60-70℃，超声频率为40-70kHz，曝气流速为30-50mL/min。所述步骤3中的羟丙基纤维素的加入量是钙离子摩尔量的70-90％，超声的频率为30-50kHz，温度为30-50℃。所述步骤3中的加热蒸发的温度为100-110℃，所述悬浊浓缩液的体积是氢氧化钙溶液体积的10-15％。所述步骤4中的二氧化碳气体的加入量是钙离子摩尔量的120-150％，所述循环曝气微波反应的微波功率为400-800W，温度为20-80℃，曝气流速为10-20mL/min。所述步骤5中的白色沉淀在无水乙醇中的浓度为20-50g/L，超声反应的频率为60-70kHz，温度为30-40℃。所述步骤5中的烘干温度为90-100℃，红外的强度为1.5-2.5w/cm2。步骤1将水溶性无机钙盐溶解在蒸馏水中，并通过超声的方式加快溶解，同时恒温过滤能够将钙盐中杂质去除，提高无机钙溶液的纯度。步骤2将氨气加入至无机钙溶液中循环曝气超声反应，能够利用氨气在水中溶解形成氨水的特性，氨水与无机钙反应形成氢氧化钙，得到氢氧化钙溶液；同时超声的离合能能够促使未反应的氨水重新转化为氨气，当时采用氯化钙时，反应得到的氯化铵同时在离合能和温度作用下分解形成氨气和氯化氢，最终得到氢氧化钙溶液。步骤3将羟丙基纤维素加入至氢氧化钙溶液中溶解，并且在超声作用下形成良好的分散，达到分散体系；加热蒸发过程中蒸馏水含量不断减少，氢氧化钙溶液底部不断结晶，形成氢氧化钙沉淀，辅以羟丙基纤维素的分散性与表面活性剂特性，形成悬浊浓缩体系。步骤4将二氧化碳加入至悬浊浓缩液中能够将溶解的氢氧化钙转化为碳酸钙沉淀，随着蒸馏水中氢氧化钙的消失，沉积的氢氧化钙结晶不断溶解，形成氢氧化钙溶液，随着氢氧化钙结晶-氢氧化钙溶液-碳酸钙的转化体系，氢氧化钙全部转化为碳酸钙，并在羟丙基纤维素的作用下形成悬浊体系。由于氢氧化钙在水中的溶解度随着温度的升高不断下降，因此通过控制温度能够有效的控制氢氧化钙的转化效率，从而有效的控制碳酸钙在单位体积、单位时间内的转化量，从而达到控制纳米碳酸钙的粒径。微波反应能够起到震荡效果，不仅能够有效的控制反应的温度，同时也能够加快氢氧化钙的溶解体系，有效的提升溶解速率，从而达到控制反应的效果。步骤5将悬浊液过滤得到白色的碳酸钙，并且浸泡在无水乙醇中超声反应，能够将碳酸钙上残留的羟丙基纤维素溶解，并过滤，得到较为纯净的纳米碳酸钙；并在红外光照的条件下将无水乙醇去除，得到干燥纳米碳酸钙。从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：1.本专利技术解决了现有工艺复杂，粒度不均一且较大的问题，通过控制氢氧化钙溶解与结晶的方式有效的控制碳酸钙的转化效率，得到粒径均一的纳米碳酸钙。2.本专利技术采用羟丙基纤维素作为分散剂与表面活性剂，不仅在水中形成良好的溶解，起到分散作用，而且能够溶解在无水乙醇中，达到去除残留的效果。3.本专利技术提供的工艺中蒸发、过滤后的残夜均可以回收利用，大大降低了成本，而且能够解决了工艺的污染问题。附图说明图1是本专利技术实施例1的扫描电镜图。具体实施方式结合图1，详细说明本专利技术的一个具体实施例，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。实施例1一种纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将水溶性无机钙盐溶解在蒸馏水中超声溶解30min，恒温过滤得到无机钙溶液；步骤2，将氨气通入无机钙溶液中循环曝气超声反应1h，得到氢氧化钙溶液；步骤3，将羟丙基纤维素加入至氢氧化钙溶液中，超声至完全分散，然后加热蒸发反应得到悬浊浓缩液；步骤4，将二氧化碳气体加入悬浊浓缩液中循环曝气微波反应2h，得到悬浊液；步骤5，将悬浊液过滤得到白色沉淀，然后浸泡至无水乙醇中超声反应1h，过滤后红外光照烘干得到纳米碳酸钙。所述步骤1中的水溶性无机钙盐采用氯化钙。所述步骤1中的无机钙溶液中的钙离子浓度为1.1mol/L，超声溶解的频率为20kHz，温度为40℃。所述步骤2中的氨气的加入量是钙离子摩尔量的250％，循环曝气超声反应的温度为60℃，超声频率为40kHz，曝气流速为30mL/min。所述步骤3中的羟丙基纤维素的加入量是钙离子摩尔量的70％，超声的频率为30kHz，温度为30℃。所述步骤3中的加热蒸发的温度为100℃，所述悬浊浓缩液的体积是氢氧化钙溶液体积的10％。所述步骤4中的二氧化碳气体的加入量是钙离子摩尔量的120％，所述循环曝气微波反应的微波功率为400W，温度为20℃，曝气流速为10mL/min。所述步骤5中的白色沉淀在无水乙醇中的浓度为20g/L，超声反应的频率为60kHz，温度为30℃。所述步骤5中的烘干温度为90℃，红外的强度为1.5w/cm2。经检测，纳米碳酸钙的粒径为50nm，如图1所示。实施例2一种纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将水溶性无机钙盐溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，将水溶性无机钙盐溶解在蒸馏水中超声溶解30‑60min，恒温过滤得到无机钙溶液；步骤2，将氨气通入无机钙溶液中循环曝气超声反应1‑3h，得到氢氧化钙溶液；步骤3，将羟丙基纤维素加入至氢氧化钙溶液中，超声至完全分散，然后加热蒸发反应得到悬浊浓缩液；步骤4，将二氧化碳气体加入悬浊浓缩液中循环曝气微波反应2‑4h，得到悬浊液；步骤5，将悬浊液过滤得到白色沉淀，然后浸泡至无水乙醇中超声反应1‑3h，过滤后红外光照烘干得到纳米碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，将水溶性无机钙盐溶解在蒸馏水中超声溶解30-60min，恒温过滤得到无机钙溶液；步骤2，将氨气通入无机钙溶液中循环曝气超声反应1-3h，得到氢氧化钙溶液；步骤3，将羟丙基纤维素加入至氢氧化钙溶液中，超声至完全分散，然后加热蒸发反应得到悬浊浓缩液；步骤4，将二氧化碳气体加入悬浊浓缩液中循环曝气微波反应2-4h，得到悬浊液；步骤5，将悬浊液过滤得到白色沉淀，然后浸泡至无水乙醇中超声反应1-3h，过滤后红外光照烘干得到纳米碳酸钙。2.根据权利要求1所述的一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的水溶性无机钙盐采用氯化钙。3.根据权利要求1所述的一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的无机钙溶液中的钙离子浓度为1.1-1.7mol/L，超声溶解的频率为20-40kHz，温度为40-60℃。4.根据权利要求1所述的一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的氨气的加入量是钙离子摩尔量的250-300％，循环曝气超声反应的温度为60-70℃，超声频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：吴亚良，
类型：发明
国别省市：江苏,32