亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料制备技术领域，提出了亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，将氢氧化钙浆液与碳化气在三乙醇胺、N

【技术实现步骤摘要】
亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备
，具体的，涉及亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法。

技术介绍

[0002]纳米级轻质碳酸钙(以下简称纳米钙)的专利技术和工业化应用最为显著的促进了现代有机高分子新材料工业的迅速发展。即其通过作为有机高分子材料的填加剂，会非常明显的改变有机高分子材料的物理和化学特性。填加适量的纳米钙后，有机高分子材料的可适用性极大地增强。诸如橡胶、塑料、涂料、油墨、纸张、密封涂层、保温绝热等材料在填加了纳米钙后，材料的物理化学特性得到了充分的改变并表现出了优良的可适用性。
[0003]现有技术生产纳米钙的主要过程是：石灰石经煅烧分解为氧化钙和二氧化碳气体，氧化钙经水解转化为氢氧化钙浆液，氢氧化钙浆液再与二氧化碳气体在一定条件下进行碳化反应，生成纳米钙。在这些过程中氢氧化钙与二氧化碳气体的接触反应是生成纳米钙的关键过程。而纳米钙由于粒径趋小，使其具有较强的团聚性和一定的化学极性。为此，现有技术是在反应过程中和反应后分别加入分散剂和表面活性剂对碳酸钙结晶分子团进行包敷，以改善其可加工性和易于非极性化学可螯合性，这对生成纳米钙和作为高分子材料填加剂的应用起到重要作用。
[0004]目前通常采用的分散剂和表面活性剂分别为多聚磷酸盐、蔗糖和硬脂酸类复合盐，这种工艺条件存在的缺陷是：
[0005](1)生产的纳米钙包敷了非极性大分子量的硬脂酸类烃基，使其具有憎水性，表现出分散性差、附着力小，应用于涂料生产时容易出现沉淀物等缺点。这对于纳米钙在水溶性涂料类材料的应用困难较大，限制了纳米钙的应用类项目。
[0006](2)填加了硬脂酸类复合盐的纳米钙与有机高分子材料螯合后难于降解，与环保降解类材料要求相悖。如纳米钙在地膜覆盖类、食品包装类、医用类等高分子材料的填加中都要求其可降解性优异。
[0007](3)经硬脂酸复合盐包敷后的纳米钙易团聚、白度差，存在解聚加工困难，增加动力消耗的问题。
[0008]因此，本领域技术人员正致力于研究一种生产亲水、可降解、易解聚、白度高的纳米碳酸钙的工艺。

技术实现思路

[0009]本专利技术提出亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，解决了相关技术中生产出的纳米碳酸钙具有憎水性导致分散性差、附着力小，应用于涂料生产时容易出现沉淀物和易团聚、白度差问题。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，将氢氧化钙浆液与碳化气在三乙醇胺、N
‑
(3
‑
氨基丙基)二乙醇胺作为分散剂下，进行碳化反应，合成纳米碳酸钙。
[0012]作为进一步的技术方案，所述氢氧化钙浆液质量浓度为8～10％。
[0013]作为进一步的技术方案，所述碳化气为含有体积比35～40％二氧化碳石灰窑气。
[0014]作为进一步的技术方案，所述分散剂的加入量为碳酸钙干基重量的3～5
‰
。
[0015]作为进一步的技术方案，所述分散剂中三乙醇胺与N
‑
(3
‑
氨基丙基)二乙醇胺的质量比为3～5:1。
[0016]作为进一步的技术方案，所述碳化反应，压力为40～60kPa，温度为20～25℃。
[0017]作为进一步的技术方案，所述碳化反应得到纳米碳酸钙熟浆，将所述纳米碳酸钙熟浆经离心脱水、干燥、粉碎后，得到纳米碳酸钙。
[0018]作为进一步的技术方案，所述碳化反应完成的标志为纳米碳酸钙熟浆pH值为8～9。
[0019]作为进一步的技术方案，所述的亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，还包括晶型稳定剂，所述晶型稳定剂的加入量为碳酸钙干基重量的0.4～1％。
[0020]作为进一步的技术方案，所述晶型稳定剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚天冬氨酸中的一种或几种。
[0021]本专利技术的工作原理及有益效果为：
[0022]1、本专利技术提供了一种亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，其中反应物的浓度分别为氢氧化钙浆液质量浓度为8～10％，碳化气为含有体积比35～40％二氧化碳石灰窑气，并以质量比为3～5:1的三乙醇胺和N
‑
(3
‑
氨基丙基)二乙醇胺为纳米碳酸钙生成反应的分散剂和纳米碳酸钙的包敷剂，加入量为折成品碳酸钙干基重量的3～5
‰
，反应压力控制在40～60kPa,，反应温度控制在20～25℃范围，所生产的纳米碳酸钙具有亲水性，易解聚，可降解，白度高，安全环保，工艺简便的优点。
[0023]2、本专利技术提供的生产方法得到的纳米碳酸钙其晶体分子球团或斜方体表面包敷了具有极性较强的三羟基和二羟基，因而易于与极性较强的水分子亲合，具有亲水性；同时也具有与非极性有机高分子材料相螯合的官能团，使纳米碳酸钙本品具有易解聚性，所填加的高分子材料具有易降解特性。
[0024]3、碳化反应的实质是CO2与水分子结合并电离为不同价阶的酸根离子，Ca(OH)2电离为Ca
2+
和OH
‑
离子后，两类离子在水溶液中再进行不同阶段的中和沉淀反应，并最终得到沉淀碳酸钙，其以碳酸钙分子结晶形态呈现，所生成的碳酸钙单个晶体外径尺寸约为60～120nm，称之为纳米级轻质碳酸钙。本专利技术采用三乙醇胺和N
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(3
‑
氨基丙基)二乙醇胺为分散剂兼包敷剂，配以晶型稳定剂和完善的反应条件设置，具有操作简单，原料易得，成本相对较低的特点。此外，本专利技术所生产的亲水纳米碳酸钙兼具有亲水性和非极性分子耦合性，具有易解聚，可降解、白度高特点，可广泛应用于水溶性和非水溶性有机高分子材料的填加与改性。
附图说明
[0025]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0026]图1为本专利技术实施例1得到的纳米碳酸钙放大5千倍，标尺1微米晶体形貌扫描电镜图；
[0027]图2为本专利技术实施例1得到的纳米碳酸钙放大1万倍，标尺500纳米晶体形貌扫描电镜图；
[0028]图3为本专利技术实施例1得到的纳米碳酸钙放大2万倍，标尺200纳米晶体形貌扫描电镜图；
[0029]图4为本专利技术实施例1得到的纳米碳酸钙放大3.5万倍，标尺100纳米晶体形貌扫描电镜图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本专利技术保护的范围。
[0031]实施例1
[0032]将氢氧化钙浆液的质量浓度调配为9％，并调温至23℃，用离心泵送至碳化釜，当釜内浆液料位达到要求时停止送料，启动搅拌，计算釜内固含量并折算为成品碳酸钙干基量后，用计量泵加入碳酸钙干基重量4
‰
的分散剂，通循环冷却水将釜内温度控制在23℃，加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，将氢氧化钙浆液与碳化气在三乙醇胺、N
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(3
‑
氨基丙基)二乙醇胺作为分散剂下，进行碳化反应，合成纳米碳酸钙。2.根据权利要求1所述的亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述氢氧化钙浆液质量浓度为8～10％。3.根据权利要求1所述的亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述碳化气为含有体积比35～40％二氧化碳石灰窑气。4.根据权利要求1所述的亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述分散剂的加入量为碳酸钙干基重量的3～5
‰
。5.根据权利要求1所述的亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述分散剂中三乙醇胺与N
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(3
‑
氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐建军，
申请(专利权)人：广西来宾市国宏钙业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：