一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置，该装置包括氢氧化钙浆料储罐，过滤罐，氢氧化钙悬浮液储罐，浓度为30％的CO2气源罐，微孔膜，微通道反应器，表面改性反应罐；微通道反应器包括均为直管的主通道和支通道；氢氧化钙浆料储罐的出液口经过第一液泵进入过滤罐，过滤筛分后经第二液泵进入氢氧化钙悬浮液储罐，氢氧化钙悬浮液储罐的出液口经过第三液泵通入靠近微通道反应器进口端外部的支通道，浓度为30％的CO2气源罐经过气泵和微孔膜与微通道反应器内部进口端的主通道连接。本实用新型专利技术实现制备和改性同步进行的目的，有效提高了纳米碳酸钙的分散性，表面包覆改性均匀，同时改善了纳米碳酸钙的表面性质。同时改善了纳米碳酸钙的表面性质。同时改善了纳米碳酸钙的表面性质。

【技术实现步骤摘要】
一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置


[0001]本技术属于碳酸钙制备领域，具体涉及一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置。

技术介绍

[0002]纳米碳酸钙的特点是粒径小，粒径大小只有普通轻质碳酸钙粒径的十分之一；比表面积大，比表面积是普通轻质碳酸钙的8倍大；表面经过活化处理，活化率较高，功能应用前景广泛。目前纳米碳酸钙广泛应用于涂料、塑料、橡胶、胶粘剂、油墨、油漆、化妆品及医药等行业，特别是粒径较小的纳米碳酸钙，以其比表面积大、无毒等优点而被广泛应用，但不同方法制备的纳米碳酸钙粒径大小不同，使得提出可靠制备粒径较小纳米碳酸钙的生产工艺变得尤为重要。
[0003]随着纳米碳酸钙的应用，发现纳米碳酸钙有以下几个缺陷：因粒子粒径小导致吸附作用强，粒子相互团聚，在聚合物基体中分散性差；纳米碳酸巧表面具有许多羟基，容易吸附水分，未经表面处理的碳酸钙，其表面亲水疏油，呈强极性，在有机介质中难以分散均匀；粒子表面亲水疏油，与聚合物界面结合力较弱，故而在外力冲击时，材料性能表现下降。
[0004]为了充分发挥纳米碳酸钙的优势特点，需要对纳米级碳酸钙采取有效改性，提高其在复合材料中的分散性和与基体间亲和力，进而拓宽纳米碳酸钙的应用领域。但是传统的机械化学改性法仅适合于粒径较大的碳酸钙，对于粒径较小的纳米碳酸钙，存在分散效果不佳，且表面改性均匀性差等问题，因此，亟需提供一种能够克服上述问题的纳米碳酸钙的制备和改性装置。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于解决现有技术中的缺陷，基于微通道反应技术，提供了一种耦合微乳液改性法、能够高效连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置。
[0006]本技术所采用的具体技术方案如下：
[0007]提供了一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置，其包括氢氧化钙浆料储罐(1)，过滤罐(2)，氢氧化钙悬浮液储罐(3)，CO2气源罐(6)，微孔膜 (7)，微通道反应器(4)，表面改性反应罐(5)；微通道反应器(4)包括均为直管的主通道(8)和支通道(9)；主通道(8)出口连接表面改性反应罐(5)；所述支通道(9)有至少两个，每个支通道(9)的轴线均与主通道轴线平行，出口均垂直交汇于主通道(8)中部的同一处管道上；
[0008]氢氧化钙浆料储罐(1)的出液口经过第一液泵(10)进入过滤罐(2)，过滤筛分后经第二液泵(11)进入氢氧化钙悬浮液储罐(3)，氢氧化钙悬浮液储罐(3)的出液口经过第三液泵(12)通入靠近微通道反应器(4)进口端外部的支通道(9)，CO2气源罐(6)经过气泵(13)和微孔膜(7)与微通道反应器 (4)的主通道(8)进料口连接。
[0009]作为优选，所述主通道和支通道的横截面均为矩形，且宽度为380～420μm，深度为550～580μm。
[0010]作为优选，所述氢氧化钙浆料储罐，表面改性反应罐内均设置有搅拌装置，氢氧化钙悬浮液储罐内可设置搅拌装置或者超声装置。
[0011]本技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0012]1)本技术利用微通道反应器反应体积单元小而产生的尺寸效应，提高了反应过程中的传质效率，较大程度加快了反应进程。当CO2以恒定的流速连续流入微通道反应器支道，使得氢氧化钙悬浮液与CO2形成气
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液相界面，通过控制气
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液两相流型，制备粒径均一、尺寸可控的纳米碳酸钙。
[0013]2)本技术利用微通道技术耦合微乳液改性装置制备改性纳米碳酸钙，微通道反应器中，CO2被连续的氢氧化钙悬浮液切割成连续的单一微气泡，极短时间内CO2溶解于氢氧化钙悬浮液中，CO2与氢氧化钙悬浮液中的氢氧化钙反应生成纳米碳酸钙。随着CO2连续切割，形成连续的纳米碳酸钙微气泡，最终生成稳定的纳米碳酸钙颗粒群，在重力作用下，滴落于表面改性剂溶液中，纳米碳酸钙颗粒迅速被表面改性剂包裹，形成改性纳米碳酸钙颗粒。本设计有利于主通道内液相流在CO2气流连续流入形成气
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液相界面反应完成后，表面改性剂直接包裹纳米碳酸钙，生成改性纳米碳酸钙。本技术将微通道反应技术与微液改性法相结合，实现对纳米碳酸钙的制备与改性一体化进行。
[0014]3)本技术利用微通道技术制备的纳米碳酸钙颗粒呈单一排列，分散于通道中，纳米碳酸钙颗粒之间有序间隔开，在重力作用下，滴落到表面改性剂溶液中。该技术有利于在制备成形过程中降低纳米颗粒间的吸附作用，有效减小纳米颗粒之间的团聚效应，有效避免纳米碳酸钙在通道内的团聚，降低通道堵塞风险，同时实现了对纳米碳酸钙的表面改性。
[0015]4)本技术有效利用了微通道反应器的特点，即先利用微通道制备出呈单一排列的纳米碳酸钙颗粒，通过微通道反应器对纳米碳酸钙进行分散，再结合微乳液改性法进行表面改性。这种改性方法集合了微通道技术与微乳液改性技术的优势，有效提高纳米碳酸钙的分散性，表面包覆改性均匀，有利于改善纳米碳酸钙的表面性质。整个制备过程中，无需添加分散剂，纳米碳酸钙颗粒之间可以达到较好的分散效果。
附图说明
[0016]图1为本技术的结构示意图；
[0017]图中附图标记为：氢氧化钙浆料储罐1、过滤罐2、氢氧化钙悬浮液储罐3、 CO2气源罐6、微孔膜7、微通道反应器4、表面改性反应罐5、第一液泵10、第二液泵11、第三液泵12、气泵13；微通道反应器4包括主通道8和支通道9。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步阐述和说明。
[0019]如图1所示，为本技术提供的一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置，该装置包括氢氧化钙浆料储罐1，过滤罐2，氢氧化钙悬浮液储罐3，浓度为30％的CO2气源罐6，微孔膜7，微通道反应器4，表面改性反应罐5；微通道反应器4包括均为直管的主通道8和支通道9。
[0020]氢氧化钙浆料储罐1的出液口经过第一液泵10进入过滤罐2，过滤筛分后经第二液
泵11进入氢氧化钙悬浮液储罐3，氢氧化钙悬浮液储罐3的出液口经过第三液泵12通入靠近微通道反应器4进口端外部的支通道9，浓度为30％的 CO2气源罐6经过气泵13和微孔膜7与微通道反应器4内部进口端的主通道8 连接。
[0021]主通道8位于微通道反应器4直管内部的中心轴，平行贯穿整个直管，主通道8出口连接表面改性反应罐5。除此之外，为了使CO2气体在通入主管道8时能够更好的与氢氧化钙悬浮液实现微混合状态，可以将支通道9设置成至少两个，且每个支通道9的轴线均与主通道轴线平行，出口均垂直交汇于主通道8中部的同一处管道上。这样可以使得CO2气体均从同一位置与氢氧化钙悬浮液相接触。当CO2气体通入主通道8时，被连续的氢氧化钙悬浮液快速切割成连续的单一微气泡，CO2气体快速与氢氧化钙反应生成碳酸钙，随后在重力作用下，滴落于表面改性反应罐5的表面改性剂溶液中，迅速与表面改性剂发生改性反应，避免了碳酸钙之间团聚现象的发生，使得到的改性材料改性更加均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续制备改性纳米碳酸钙的一体化装置，其特征在于，包括氢氧化钙浆料储罐(1)，过滤罐(2)，氢氧化钙悬浮液储罐(3)，CO2气源罐(6)，微孔膜(7)，微通道反应器(4)，表面改性反应罐(5)；微通道反应器(4)包括均为直管的主通道(8)和支通道(9)；主通道(8)出口连接表面改性反应罐(5)；所述支通道(9)有至少两个，每个支通道(9)的轴线均与主通道轴线平行，出口均垂直交汇于主通道(8)中部的同一处管道上；氢氧化钙浆料储罐(1)的出液口经过第一液泵(10)进入过滤罐(2)，过滤筛分后经第二液泵(11)进入氢氧化钙悬浮液储罐(3)，氢氧化钙悬浮液储罐(...

【专利技术属性】
技术研发人员：严琴，金素素，陈新才，余华东，王志忠，蒋林，孙关炳，
申请(专利权)人：浙江海拓新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：