橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术提供一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，属于纳米材料制备技术领域，所述制备方法是取氢氧化钙悬浮液加入油酸铵，通入二氧化碳气体进行第一次碳化反应，并在反应体系pH值降至9.5~10.0时，进行高速剪切，然后加入炭黑，再次通入二氧化碳进行第二次碳化反应，反应体系pH值为7.0~7.5时，停止第二次碳化反应，所得料浆经脱水、干燥、粉碎、筛分后，制得所述橡胶专用轻质碳酸钙。本发明专利技术通过控制纳米碳酸钙的制备过程，获得了具有链状晶型结构的碳酸钙，并在碳酸钙表面形成炭黑层，获得与橡胶具有良好相容性的活性表层；同时，这种表面具有炭黑层的链状碳酸钙，表面能有所降低，不易发生团聚，比表面积明显增大，分散性良好。分散性良好。分散性良好。

【技术实现步骤摘要】
橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种碳酸钙的制备方法，尤其涉及一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法。

技术介绍

[0002]碳酸钙是重要的化工材料，原料丰富，生产工艺简单，应用性能优良，广泛应用于橡胶、油墨、医药、食品等多领域。碳酸钙在自然界分布广泛，生产加工便捷价格低廉且碳酸钙产品的国内外产量及用量一直都很大，产销规模持续增长，市场需求比较稳定。在造纸、涂料等行业，使用针状、链状碳酸钙代替传统重质碳酸钙(GCC)作为无机填料，其补强效果与炭黑相配合，达到节省炭黑用量，降低成本的目的；
[0003]在塑料、橡胶等行业，碳酸钙的加入有效提高了相应产品的强度，使其伸长度、抗弯曲抗张力、抗撕力、和抗龟裂等性能指标大大提高；在制药和食品工业中，碳酸钙是优良的钙源添加剂，同时又可以作为相关产品的基质材料，一举两得降低成本。
[0004]链状碳酸钙常用于橡胶混炼中，随着反应进行链状碳酸钙断裂，暴露很多高活性位点可与橡胶形成新键，增加了橡胶产品性能。链状纳米碳酸钙产品不仅可以单独使用，还可以搭配其他填充材料组合使用，改善加工工艺、提升产品性能，还可部分取代价格高昂的炭黑等白色填料。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)取氢氧化钙悬浮液加至反应器中，加入油酸铵，在螺旋浆式搅拌状态下，通入二氧化碳气体进行第一次碳化反应，并在反应体系pH值降至9.5～10.0时，进行高速剪切，然后加入炭黑，再次通入二氧化碳，在螺旋浆式搅拌状态下进行第二次碳化反应，反应体系pH值为7.0～7.5时，停止第二次碳化反应，得料浆；
[0009]2)取料浆经脱水、干燥、粉碎、筛分后，即得所述橡胶专用轻质碳酸钙。
[0010]进一步的，油酸铵的添加量为氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙重量的0.35～0.45wt％。
[0011]进一步的，反应器中二氧化碳气体的体积含量为25～30％。
[0012]进一步的，炭黑的添加量为氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙重量的2～3wt％。
[0013]进一步的，第一次碳化反应开始时温度为室温，随后缓慢升温至50～55℃，维持50～55℃进行反应；
[0014]高速剪切的频率为20kHZ、压力为0.6～0.8MPa；
[0015]第二次碳化反应的温度为50～55℃。
[0016]进一步的，两次碳化反应过程中，螺旋浆式搅拌的转速为400～420r/min。
[0017]进一步的，氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙的浓度为12～15wt％。
[0018]进一步的，氢氧化钙悬浮液是取氧化钙与水进行消化反应，所得氢氧化钙浆料经陈化反应，再经150～180目筛过滤，加水稀释至氢氧化钙的浓度为12～15wt％制得。
[0019]进一步的，陈化反应的时间为12～16h。
[0020]进一步的，氧化钙与水的重量体积比为1：7～8；消化反应的温度为80～85℃。
[0021]本专利技术的橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法的有益效果为：
[0022]本专利技术通过控制纳米碳酸钙的制备过程，获得了具有链状晶型结构的碳酸钙，并在碳酸钙表面形成炭黑层，获得与橡胶具有良好相容性的活性表层；同时，这种表面具有炭黑层的链状碳酸钙，表面能有所降低，不易发生团聚，比表面积明显增大，分散性良好；
[0023]在碳酸钙的制备过程中，随着碳酸钙颗粒的形成，会部分吸附在未溶解的氢氧化钙颗粒表面，进而阻碍氢氧化钙进行溶解电离，导致电导率下降，随着反应继续进行，链式碳酸钙会逐渐在氢氧化钙表面进行团聚，这时通过高速剪切的方式打破链式碳酸钙的团聚，重新形成分散的链式碳酸钙；
[0024]本专利技术采用油酸铵作为晶型控制剂，通过控制油酸铵的用量和反应条件，有效控制最终所得轻质碳酸钙的晶型；本专利技术的油酸铵的极性基团能够与钙离子发生静电作用使其成为碳酸钙的成核活性位点，而碳酸根与钙离子的静电作用又使碳酸根聚集在碳酸钙成核的活性位点上，在成核点附近钙离子与碳酸根离子的局部浓度高于体相溶液中的浓度，而又由于油酸铵分子包覆大部分的碳酸钙粒子，因此碳酸钙粒子成链状聚集，形成链状碳酸钙晶体；当油酸铵的加入量较低时，碳酸钙的成核位点较少，且油酸分子包覆碳酸钙的量较少，其表面能较高，容易发生聚集，无法形成链状碳酸钙；而当油酸铵加入量较多时，碳酸钙粒子表面完全被油酸铵分子包覆，其表面能较低，碳酸钙粒子不易发生聚集，会生成球状/立方形碳酸钙，无法形成链状碳酸钙；
[0025]本专利技术通过选用合适的工艺参数，有效控制了链状碳酸钙的形成；本专利技术所制链状碳酸钙，其作为填充料制备橡胶时，其链容易断开，提供活性位点，吸引橡胶分子联结，增强补强作用。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1制备的橡胶专用轻质碳酸钙的表征结果图。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0028]实施例1一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法
[0029]本实施例为一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，具体制备过程包括依次进行的以下步骤：
[0030]1)取1kg氧化钙加至7kg温度为85℃的水中，进行消化反应，所得氢氧化钙浆料直接静置陈化12h(静置陈化过程中不再加热，自然降温至室温)后，再经150目筛过滤除去不
溶杂质和团聚微粒，以免影响链状碳酸钙晶体成型，然后加水调制成浓度为14wt％的氢氧化钙悬浮液；
[0031]取氢氧化钙悬浮液加至反应窑中，室温下开启螺旋浆式搅拌，转速为400r/min，再加入0.4wt％的油酸铵(油酸铵的添加量为氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙重量的0.4wt％)，继续在室温条件下，转速为400r/min搅拌进行预反应15min，然后在转速为400r/min的螺旋浆式搅拌状态下，通入二氧化碳气体，气流量为16L/h，维持反应窑中二氧化碳的体积含量为28％，自室温缓慢升温至50℃进行第一次碳化反应(升温速度为0.5℃/min)，并在反应体系pH值降至9.5时，停止第一次碳化反应，将反应体系转移至高速剪切机中，在频率为20kHZ、压力为0.7MPa的条件下进行高速剪切20min，然后重新移至反应窑中，重新开启螺旋浆式搅拌，转速为400r/min，加入3wt％炭黑(炭黑的添加量为第一次碳化反应开始前氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙重量的3wt％)，再次通入二氧化碳，气流量为16L/h，维持反应窑中二氧化碳的体积含量为28％，维持50℃进行第二次碳化反应，当反应体系pH值为7.1时，停止第二次碳化反应，得料浆；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1）取氢氧化钙悬浮液加至反应器中，加入油酸铵，在螺旋浆式搅拌状态下，通入二氧化碳气体进行第一次碳化反应，并在反应体系pH值降至9.5~10.0时，进行高速剪切，然后加入炭黑，再次通入二氧化碳，在螺旋浆式搅拌状态下进行第二次碳化反应，反应体系pH值为7.0~7.5时，停止第二次碳化反应，得料浆；2）取料浆经脱水、干燥、粉碎、筛分后，即得所述橡胶专用轻质碳酸钙。2.根据权利要求1所述的橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，油酸铵的添加量为氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙重量的0.35~0.45wt%。3.根据权利要求1或2所述的橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，反应器中二氧化碳气体的体积含量为25~30%。4.根据权利要求1或2所述的橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，炭黑的添加量为氢氧化钙悬浮液中氢氧化钙重量的2~3wt%。5.根据权利要求1或2所述的橡胶专用轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冠韬，毕振兴，赵章，杜宇，花婷，许坤，许会成，董德英，张马利，陈志勇，
申请(专利权)人：河北立信新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：