一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法，是将生石灰经过消化反应，过筛，精制，调节石灰乳比重，陈化，备用；往石灰乳中加入表面由非极性醇类和脂肪醇聚氧乙烯醚组成的表面抑制剂，充分搅拌均匀，然后通过二氧化碳混合气体，同时加入相同比重的石灰乳，至反应体系pH为7.2时停止通气，碳酸化反应结束，得到沉淀碳酸钙悬浮液；再经过硬脂酸表面处理，压滤，烘干，过筛，即可得到单分散沉淀碳酸钙。本发明专利技术制备的沉淀碳酸钙具有单分散形貌特征，粒径分布窄，吸油值低等优点；作为硬质PVC制品填料时具有较好的加工性能，并能够赋予PVC制品优异的补强性能和抗冲击性能。的补强性能和抗冲击性能。的补强性能和抗冲击性能。

【技术实现步骤摘要】
一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法


[0001]本专利技术属于无机材料
，具体是一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法。

技术介绍

[0002]沉淀碳酸钙作为一种无毒无味、绿色环保的功能填料，因其纯度高、比表面积高、价格低廉、补强效果好，广泛应用于塑料、橡胶、胶粘剂、涂料、造纸、化妆品、生物医药等工业领域。碳酸钙作为填料应用于塑料，明显降低塑料的生产成本，提高制品的光泽度，便于着色，同时还可以有效阻止塑料大分子链的伸缩，降低塑料制品成型加工尺寸收缩率，提高产品尺寸稳定性。
[0003]沉淀碳酸钙因为其比表面积高、单颗纳米颗粒裸露在表面的原子占比大，吸附作用力较强，及易形成团聚，常规方法一般难以使团聚打开，影响后期的表面处理。沉淀碳酸钙的团聚分为软团聚和硬团聚，软团聚主要是由颗粒之间的范德华力和库仑力导致，这种软团聚可以通过一些物理方法使其分散，如超声、研磨等；而沉淀碳酸钙的硬团聚常常伴随着化学键的作用，在加工应用过程中难以打开，作为填料填充于塑料中往往分散较差，不仅影响塑料制品的外观，还大大降低它的力学性能。
[0004]如专利CN103754914A公开了一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，将精制的氢氧化钙浆料配制成重量百分浓度为5%~7%，加入蔗糖为晶形控制剂，通入窑气，通入冷却循环水维持温度在27~30之间，碳化至碳化率为15~25%，关闭冷却循环水，利用二次碳化技术，此方法可获得单分散亚微米活性碳酸钙，但工艺较为复杂，冷却循环时间较长，成本高，获得的碳酸钙粒径较大。
[0005]专利CN107827137A公开了一种大粒径立方状沉淀碳酸钙的制备方法，当石灰乳精制、陈化36~48h后，将石灰乳比重调至1.050-1.065，温度调整为15~20℃，往碳化反应釜中通入石灰窑窑气，石灰窑窑气内二氧化碳体积含量25~35%，当反应体系电导率将至0.5ms/cm时，停止碳化反应，加入碳酸钙干基重量0.3~1.0的复合型有机金属屏蔽剂，搅拌20~40min，在55~90温度范围内保持1~4h，重新通入石灰窑窑气，直至反应体系达到碳化终点。该方法加入价格高昂的有机金属屏蔽剂并采用了陈化并二次碳化的方法，成本较高，并且过程控制因素较多，难以控制。
[0006]专利CN105271345A公开了一种硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙的制备方法，将精制的氢氧化钙浆冷却至30~32℃，加入双组份的晶形控制剂后碳化，过碳化后获得超细活性碳酸钙，但该方法加入较多的晶形控制剂，过碳时间长，碳酸钙纯度不高，成本高。
[0007]专利CN107986314A公开了一种球形沉淀碳酸钙的制备方法，该方法将石灰浆加入装有分散浆的反应容器中，加入晶形控制剂，调整搅拌速度和二氧化碳浓度及及流量，采用多段碳化法制备球形的沉淀碳酸钙。该方法制备的球形沉淀碳酸钙，分散性不良，应用效果有待考究。
[0008]专利CN105694537A公开了一种硬质PVC填充用纳米碳酸钙的制备方法，该方法将精制后陈化的石灰乳进行稀释，比重调至1.060-1.075，输送至碳酸化反应塔，初始温度控
制在22~25℃，通入窑气进行碳酸化，在碳酸化至pH为10.0时加入马来酸-丙烯酸共聚物，再继续碳酸化至pH将至6.5~7.5获得分散性良好的纳米碳酸钙，但马来酸-丙烯酸共聚物会影响碳酸钙的白度，不适合作为白色PVC制品的应用。
[0009]专利CN107915933A公开了一种PVC塑料专用增韧型纳米碳酸钙的制备方法，该方法采用常规工艺获得纳米碳酸钙粉体后加入丙烯酰胺-苯乙烯共聚物和氯化聚乙烯进行干法改性，该方法获得的纳米碳酸钙具有提高PVC塑料力学性能的效果，但该方法的干法处理方式在工业生产上成本较高，并且干法处理表面处理不均匀，容易造成处理剂的浪费。
[0010]专利CN109850931A公开了一种低表面能单分散纳米碳酸钙的制备方法，该方法通过向熟浆中加入陈化剂，陈化处理得到纳米碳酸钙陈化悬浮液，表面处理后得到低比表单分散纳米碳酸钙，该方法陈化剂用量较大，陈化时间较长，工业生产控制较难，生产成本大。
[0011]专利CN110791040A公开了一种PVC增韧用纳米碳酸钙及其制备方法，该方法主要在纳米碳酸钙熟浆中加入芳香族有机酸获得一次改性的纳米碳酸钙后，再用二甲基硅油和液态乙烯-丙烯共聚物进行干法二次改性，改性剂的成本较高，干法改性会使得产品稳定性下降。
[0012]综上所述，现有的沉淀碳酸钙生产总存在工艺繁杂或成本高昂，产品稳定性差、易发生团聚分散性差等不足。为了得到分散性良好的沉淀碳酸钙，当前需要一种操作简便、可工业化生产的方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术针对当前沉淀碳酸钙制备工艺存在的缺陷，提供一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法。本专利技术制备的沉淀碳酸钙具有单分散形貌特征，粒径分布窄，吸油值低等优点；作为硬质PVC制品填料时具有较好的加工性能，并能够赋予PVC制品优异的补强性能和抗冲击性能。
[0014]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术原理如下：由于在沉淀碳酸钙碳酸化过程中，是先形成碳酸钙线性前驱体，前驱体逐渐长大，最后由长条状碳酸钙链快速裂解成单颗粒的纳米粒子，因此，如何控制氢氧化钙的反应速率及后期残余氢氧化钙的溶解显得尤为重要。本专利技术方法通过控制氢氧化钙的反应速率，从氢氧化钙的活性入手，降低前期氢氧化钙的活性，使反应速率降低，减少氢氧化钙被包裹在碳酸钙前驱体中，以利于后期的“解聚”，变成单分散颗粒。评估氢氧化钙悬浮液的活性用电导率指示，电导率相对较低，活性度也相应较低。因此，可以通过加入由非极性醇类和脂肪醇聚氧乙烯醚组成的表面抑制剂，能够有效的控制氢氧化钙悬浮液的电导率，控制氢氧化钙的活性。由于非极性醇类具有降低石灰浆活性的功能，在碳酸化之前加入适当的非极性醇类，可以有效降低石灰浆的活性。而随着碳酸化过程的进行，氢氧化钙逐渐溶解消耗，钙离子浓度逐渐降低，而前期非极性醇类的作用效果为控制是控制氢氧化钙的活性，随着非极性醇类与氢氧化钙的比例升高，氢氧化钙的活性抑制会逐渐加强，活性度太低使反应进行得异常缓慢。其次还添加脂肪醇聚氧乙烯醚能够提高反应液的分散性，在碳酸化过程中还适当的补充部分氢氧化钙，可以使石灰乳维持一定的活性度，使反应速率维持在一定的水平，从而获得分散性好单颗粒的纳米沉淀碳酸钙。
[0015]其次，本专利技术方法还采用最便宜应用最广泛的硬脂酸进行表面处理，应用硬脂酸
表面处理不仅可以有效的包覆碳酸钙的表面，使表面有机化，消弱碳酸钙表面的极化作用，可以与高分子链很好的键合相容，而且硬脂酸与碳酸钙表面没有化学反应，仅存在物理包覆，在应用填充的时候起到很好的润滑作用，大大改善，保证了在塑料加工过程的加工性能。
[0016]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法，包括如下步骤S1:将生石灰经过消化反应，过筛，精制调成比重为1.045-1.065的石灰乳，陈化24-48h，备用；S2:往石灰乳中加入由非极性醇类和脂肪醇聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括如下步骤S1:将生石灰经过消化反应，过筛，精制调成比重为1.045-1.065的石灰乳，陈化24-48h，备用；S2:往石灰乳中加入由非极性醇类和脂肪醇聚氧乙烯醚组成的表面抑制剂，所述表面抑制剂的加入量为石灰乳质量的0.5-2.5%，充分搅拌均匀，然后通过二氧化碳混合气体，同时加入相同比重的石灰乳，石灰乳的加入量为原始石灰乳质量的20-50%，至反应体系pH为7.2时停止通气，碳酸化反应结束，得到沉淀碳酸钙悬浮液；S3:将沉淀碳酸钙悬浮液经过硬脂酸表面处理，压滤，烘干，过筛，即可得到单分散沉淀碳酸钙。2.根据权利要求1所述单分散沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述非极性醇类为无水乙醇、1214醇、乙二醇、18醇、丙三醇中的一种或多种组合物。3.根据权利要求2所述单分散沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仁才，文庆福，朱勇，詹庆铷，刘燕玲，
申请(专利权)人：广西华纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：