一种具有增塑功能的纳米碳酸钙及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有增塑功能的纳米碳酸钙及其制备方法。本发明专利技术的具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：1)石灰石煅烧制备氢氧化钙；2)氢氧化钙的碳化反应，得到纳米碳酸钙；3)饱和脂肪酸的皂化，得到皂化液；4)三甘醇二异辛酸酯和偏苯三甲酸三(2‑乙基己基)酯的水解，得到水解液；5)依次用皂化液和水解液对纳米碳酸钙进行处理，得到终产物。本发明专利技术的纳米碳酸钙具有吸油值低、增塑效果优异等优点，可以有效促进塑化过程，减少液体加工助剂的添加量，进而改善聚合物的塑化性能和力学性能。

A kind of nano calcium carbonate with plasticizing function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有增塑功能的纳米碳酸钙及其制备方法
本专利技术涉及一种具有增塑功能的纳米碳酸钙及其制备方法。
技术介绍
纳米碳酸钙是一种白色、无毒、无味的功能改性填料，其一次粒径介于20～100nm之间，在补强性和加工性方面具有极为出色的表现，广泛应用于塑料、橡胶、密封胶、油墨、涂料等领域。市售的纳米碳酸钙产品一般采用脂肪酸、树脂酸或偶联剂进行表面改性，可以在一定程度上解决粉体与树脂相容性的问题，但普遍存在粉体吸油值较高、在加工过程中容易吸附液体加工助剂等问题，导致其塑化能力减弱。CN103013181A公开了一种纳米碳酸钙的表面处理方法，采用邻苯二甲酸单醇酯(盐)作为改性剂对纳米碳酸钙进行改性，得到的纳米碳酸钙产品与增塑剂的相容性较好，但由于邻苯二甲酸单醇酯(盐)缺乏与碳酸钙表面离子反应的基团，所以只能对纳米碳酸钙进行简单的物理包覆，在产品应用过程中改性剂容易析出，导致碳酸钙粒子与聚合物基材界面脱粘，材料的力学性能会显著下降。CN105694537A公开了一种硬质PVC用活性纳米碳酸钙的制备方法，采用马来酸-丙烯酸共聚物对纳米碳酸钙进行改性，得到的纳米碳酸钙产品与PVC具有较好的相容性，但吸油值较高，塑化性能较差。因此，有必要开发一种吸油值低、增塑效果优异的纳米碳酸钙产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有增塑功能的纳米碳酸钙及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：1)将石灰石加入立窑煅烧得到氧化钙，再加水反应、过筛和陈化，得到氢氧化钙精浆；2)将立窑尾气通入氢氧化钙精浆中进行碳化反应，直至反应体系的pH值降至7以下，得到纳米碳酸钙浆液；3)将饱和脂肪酸加入氢氧化钠溶液中，进行皂化，得到皂化液；4)将三甘醇二异辛酸酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯加入氢氧化钠溶液中，进行水解，得到水解液；5)将皂化液加入纳米碳酸钙浆液中，进行第一次活化，再加入水解液，进行第二次活化，再脱水、烘干和粉碎，得到具有增塑功能的纳米碳酸钙。优选的，步骤1)所述石灰石的铁含量≤0.2％。优选的，步骤1)所述煅烧的温度为950～1100℃。优选的，步骤1)所述氧化钙、水的质量比为1：(4～6)。优选的，步骤1)所述过筛为依次通过100目、200目和325目振动筛。优选的，步骤1)所述陈化的时间为48～72h。优选的，步骤3)所述饱和脂肪酸的添加量为纳米碳酸钙质量的1.0％～1.8％。优选的，步骤3)所述氢氧化钠的添加量为纳米碳酸钙质量的0.150％～0.225％。优选的，步骤3)所述饱和脂肪酸为C12～C16的饱和脂肪酸。进一步优选的，步骤3)所述饱和脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸中的至少一种。优选的，步骤3)所述皂化在90～95℃下进行，皂化时间为25～35min。优选的，步骤4)所述三甘醇二异辛酸酯的添加量为纳米碳酸钙质量的3.0％～4.0％。优选的，步骤4)所述偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯的添加量为纳米碳酸钙质量的1.0％～2.5％。优选的，步骤4)所述氢氧化钠的添加量为纳米碳酸钙质量的0.2％～0.4％。优选的，步骤4)所述水解在75～85℃下进行，水解时间为40～60min。优选的，步骤5)所述第一次活化和第二次活化均在70～95℃下进行，第一次活化的时间为15～30min，第二次活化的时间为30～45min。本专利技术的有益效果是：本专利技术的纳米碳酸钙具有吸油值低、增塑效果优异等优点，可以有效促进塑化过程，减少液体加工助剂的添加量，进而改善聚合物的塑化性能和力学性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。实施例1：一种具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：1)将石灰石(铁含量≤0.2％)加入立窑，1000℃煅烧得到氧化钙，再加水反应(氧化钙、水的质量比为1:5)，依次通过100目、200目和325目振动筛，陈化60h，得到氢氧化钙精浆；2)将氢氧化钙精浆的比重调至1.055、温度降至22℃后转入碳化釜，再通入立窑尾气(二氧化碳的体积浓度为26％)进行碳化反应，直至反应体系的pH值降至7以下，得到纳米碳酸钙浆液(纳米碳酸钙的比表面积为22.4m2/g)；3)将氢氧化钠(纳米碳酸钙质量的0.185％)溶解在90℃的热水中，再加入月桂酸(纳米碳酸钙质量的1.2％)和棕榈酸(纳米碳酸钙质量的0.6％)，皂化30min，得到皂化液；4)将氢氧化钠(纳米碳酸钙质量的0.25％)溶解在80℃的热水中，再加入三甘醇二异辛酸酯(纳米碳酸钙质量的3.2％)和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯(纳米碳酸钙质量的1.8％)加入氢氧化钠溶液中，水解45min，得到水解液(水解率约16％)；5)将纳米碳酸钙浆液升至85℃，再加入皂化液，活化20min，再加入水解液，活化30min，再脱水、烘干和粉碎，得到具有增塑功能的纳米碳酸钙。实施例2：一种具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：1)将石灰石(铁含量≤0.2％)加入立窑，1000℃煅烧得到氧化钙，再加水反应(氧化钙、水的质量比为1:5)，依次通过100目、200目和325目振动筛，陈化50h，得到氢氧化钙精浆；2)将氢氧化钙精浆的比重调至1.060、温度降至25℃后转入碳化釜，再通入立窑尾气(二氧化碳的体积浓度为28％)进行碳化反应，直至反应体系的pH值降至7以下，得到纳米碳酸钙浆液(纳米碳酸钙的比表面积为18.4m2/g)；3)将氢氧化钠(纳米碳酸钙质量的0.150％)溶解在90℃的热水中，再加入棕榈酸(纳米碳酸钙质量的1.0％)，皂化30min，得到皂化液；4)将氢氧化钠(纳米碳酸钙质量的0.24％)溶解在80℃的热水中，再加入三甘醇二异辛酸酯(纳米碳酸钙质量的3.0％)和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯(纳米碳酸钙质量的1.7％)加入氢氧化钠溶液中，水解45min，得到水解液(水解率约14％)；5)将纳米碳酸钙浆液升至85℃，再加入皂化液，活化20min，再加入水解液，活化30min，再脱水、烘干和粉碎，得到具有增塑功能的纳米碳酸钙。实施例3：一种具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：1)将石灰石(铁含量≤0.2％)加入立窑，1000℃煅烧得到氧化钙，再加水反应(氧化钙、水的质量比为1:5)，依次通过100目、200目和325目振动筛，陈化50h，得到氢氧化钙精浆；2)将氢氧化钙精浆的比重调至1.050、温度降至20℃后转入碳化釜，再通入立窑尾气(二氧化碳的体积浓度为25％)进行碳化反应，直至反应体系的pH值降至7以下，得到纳米碳酸钙浆液(纳米碳酸钙的比表面积为24.8m2/g)；3)将氢氧化钠(纳米碳酸钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将石灰石加入立窑煅烧得到氧化钙，再加水反应、过筛和陈化，得到氢氧化钙精浆；/n2)将立窑尾气通入氢氧化钙精浆中进行碳化反应，直至反应体系的pH值降至7以下，得到纳米碳酸钙浆液；/n3)将饱和脂肪酸加入氢氧化钠溶液中，进行皂化，得到皂化液；/n4)将三甘醇二异辛酸酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯加入氢氧化钠溶液中，进行水解，/n得到水解液；/n5)将皂化液加入纳米碳酸钙浆液中，进行第一次活化，再加入水解液，进行第二次活化，/n再脱水、烘干和粉碎，得到具有增塑功能的纳米碳酸钙。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有增塑功能的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将石灰石加入立窑煅烧得到氧化钙，再加水反应、过筛和陈化，得到氢氧化钙精浆；
2)将立窑尾气通入氢氧化钙精浆中进行碳化反应，直至反应体系的pH值降至7以下，得到纳米碳酸钙浆液；
3)将饱和脂肪酸加入氢氧化钠溶液中，进行皂化，得到皂化液；
4)将三甘醇二异辛酸酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯加入氢氧化钠溶液中，进行水解，
得到水解液；
5)将皂化液加入纳米碳酸钙浆液中，进行第一次活化，再加入水解液，进行第二次活化，
再脱水、烘干和粉碎，得到具有增塑功能的纳米碳酸钙。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述煅烧的温度为950～1100℃。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述饱和脂肪酸的添加量为纳米碳酸钙质量的1.0％～1.8％；步骤3)所述氢氧化钠的添加量为纳米碳酸钙质量的0.150％～0.225％。


4.根据权利要求1～3中任意一项所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述饱和脂肪酸为C12～C16的饱和脂肪酸。

【专利技术属性】
技术研发人员：颜干才，林进超，杜年军，史国华，
申请(专利权)人：连州市凯恩斯纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44