專利名稱：一種納米活性碳酸鈣的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米活性碳酸鈣的制備方法，屬化工化合物制備技術領域以及表面處理技術領域。
通過利用電石渣來制造改制品也曾有許多文獻公布出現(xiàn)，如中國專利CN1058004A，CN1058005A提出利用電石渣制備高純度工業(yè)碳酸鈣及高純度工業(yè)氧化鈣的方法，但這些方法生產(chǎn)的產(chǎn)品附加值較低，經(jīng)濟效益不高。
納米級超細碳酸鈣是20世紀80年代發(fā)展起來的一種新型超細材料，其粒徑在1-100nm之間，由于納米級碳酸鈣粒子的超細化，其結構和表面電子結構發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應，在磁性、化性、光熱阻和熔點等方面與常規(guī)材料相比，顯示出許多優(yōu)越性能。若將其填充在橡膠、塑料中，能使制品表面光澤好，機械力學性能改善，為優(yōu)良的白色補強性填料。在高級涂料中具有良好的光澤、透明、穩(wěn)定、快干等特性。納米級超細碳酸鈣具有空間位阻效應，在制漆中能使密度較大的立德粉懸浮，起防沉降作用；制漆后，漆膜白度增加，光澤高、而遮蓋力卻不降低。
有多種方法制備納米級超細碳酸鈣。中國專利CN1194944A中提出在分散劑乙醇等的存在下，采用碳酸鈉與氯化鈣反應制備粒徑小于50nm的納米碳酸鈣的方法，該法采用原料價格較高。中國專利CN1104179A中提出采用碳化法制備碳酸鈣，在溫度35℃時用高級脂肪酸混和甘油酯直接對碳酸鈣乳液進行表面處理，但該專利未涉及納米活性碳酸鈣粒徑控制。USP5811070提出了分步制備粒徑尺寸0.1～1.0μm的超細碳酸鈣。該法主要步驟為將二氧化碳通入含有糖類、谷氨酸鈉等添加劑的氫氧化鈣懸浮液中以制備平均粒徑為0.4μm的碳酸鈣粒子，將氫氧化鈣以10-100g/100gCaCO3比例配成溶液加入到上一步制備好的碳酸鈣溶液中，再加入聚丙烯酸酯等添加劑通入二氧化碳繼續(xù)反應，但該專利方法制備的碳酸鈣粒徑未達到納米級。
本發(fā)明是通過以下手段和措施來達到上述目的。
本發(fā)明的特征是具有以下各制備步驟a.本發(fā)明以電石渣為原料，經(jīng)凈化、過濾、煅燒而得的氧化鈣粉粒，加水消化配成一定濃度氫氧化鈣漿液，使其與二氧化碳進行碳化反應，碳化反應過程中可加入一定量的添加劑如稀硫酸、多聚磷酸鈉或硫酸鋅，最后得到納米碳酸鈣粉體。
電石渣原料在水洗凈化、過濾、煅燒過程中，其過濾濾餅的煅燒溫度為800～900℃。
b.在納米碳酸鈣粉體表面包覆氧化鋁，其方法是在前述的納米碳酸鈣粉體配制成的漿液中加入Al2(SO4)3溶液，升溫至70℃，滴加NaAc溶液，保溫1小時后升溫至90℃，再保溫1.5小時，氧化鋁包覆量為碳酸鈣固體的3～5％。
c.接著再對納米碳酸鈣粉體進行有機化處理，其方法是采用硬酯酸和十二烷基苯磺酸鈉進行有機化處理，硬酯酸的用量為2～4％，十二烷基苯磺酸鈉的用量為1.5～2％，以碳酸鈣為百分比計算基準，配制成的表面處理液加入到碳酸鈣分散液中，有機表面處理溫度為70～80℃，處理時間為1~2小時，然后過濾，將濾餅干燥后粉碎，最終得到納米活性碳酸鈣粉體。
本發(fā)明的特點是將所得的納米碳酸鈣粉體再進一步進行表面處理，以增加其表面活性。本發(fā)明方法中先在納米碳酸鈣粉體表面包覆適量氧化鋁，再進行有機表面處理，因而獲得具有較高活性的納米碳酸鈣粉體。
本發(fā)明中制備碳酸鈣的化學反應方程式為(1)(2)(3)(4)(5)本發(fā)明方法制得的經(jīng)表面改性的具有高活性的納米碳酸鈣粉體可用于橡膠、塑料中作填充劑，為優(yōu)良的白色補強性填料，也可用于高級涂料中和制漆工業(yè)中，可改良其性能。
本發(fā)明方法制備的納米活性碳酸鈣為方解石型結構，形態(tài)為立方形，粒徑尺寸為30～50nm，它完全具有親油性，可在油相中均勻分散。
權利要求
1.一種納米活性碳酸鈣的制備方法，其特征是具有以下各制備步驟a.以電石渣為原料，將經(jīng)凈化、過濾、煅燒而得的氧化鈣粉粒，加水消化配成一定濃度氫氧化鈣漿液，使其與二氧化碳進行碳化反應，碳化反應過程中可加入一定量的添加劑如稀硫酸，多聚磷酸鈉或硫酸鋅，最后得到納米碳酸鈣粉體；b.在納米碳酸鈣粉體表面包覆氧化鋁，其方法是在前述納米碳酸鈣粉體配制成的漿液中加入Al2(SO4)3溶液，升至70℃滴加NaAc溶液，保溫1小時后升溫至90℃再保溫1.5小時，氧化鋁包覆量為理論碳酸鈣固體的3~5％；c.接著再對納米碳酸鈣粉體進行有機化處理，其方法是采用硬酯酸和十二烷基苯磺酸鈉對碳酸鈣進行有機化處理，硬酯酸的用量為2~4％，十二烷基苯磺酸鈉的用量為1.5~2％，以碳酸鈣為百分比計算基準，配制成的表面處理液加入到碳酸鈣分散液中，有機表面處理溫度為70~80℃，處理時間為1~2小時；然后過濾，將濾餅過濾后粉碎，最終制得納米活性碳酸鈣粉體。
2.如權利要求1所述的一種納米活性碳酸鈣的制備方法，其特征是所述的電石渣原料，經(jīng)水洗凈化、過濾、煅燒而制得氧化鈣，其過濾濾餅的煅燒溫度800~900℃；
3.如權利要求1所述的一種納米活性碳酸鈣的制備方法，其特征是所述的氫氧化鈣漿液的濃度為4％~10％，碳化反應通入的二氧化碳由空氣共同帶入，故實際是二氧化碳與空氣的混合氣體，其中二氧化碳體積濃度為15％~30％、該混合氣體流量為0.12米3/升~0.25米3/升，碳化反應溫度為20℃~30℃，反應時攪拌速度為1500~2500轉/分，加入添加劑量為0.2~0.6％，以碳酸鈣粉體為重量百分比計算基準。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米活性碳酸鈣的制備方法，其特征是以電石渣為原料，將電石渣凈化而得的氧化鈣加水消化配成一定濃度的氫氧化鈣漿液，然后通入二氧化碳，并同時加入添加劑，進行碳化反應，在反應期間控制一系列工藝參數(shù)制備一定粒徑的納米碳酸鈣；然后再采用一定的表面處理工藝對納米碳酸鈣進行有機表面改性，使其表面親油并在油相中具有良好分散性。
文檔編號C09C3/00GK1438178SQ02160099
公開日2003年8月27日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權日2002年12月31日
發(fā)明者施利毅, 張仲燕, 邢建南, 吳琦文 申請人:上海大學