一种活性纳米钙粉体的制备方法与流程

1.本发明涉及化工材料制备领域，特别涉及一种活性纳米钙粉体的制备方法。


背景技术：

2.纳米碳酸钙由于粒径小，比表面积大，表面活性高等特点，是橡胶、塑料、涂料、造纸、油漆、油墨、日用化工等领域的高档功能性无机填料。
3.目前，由于纳米碳酸钙粒度小，具有极大的比表面积和较高的比表面能，极易发生粒子团聚使粒径变大，最终使用时影响纳米微粒所具有的功能。同时，碳酸钙具有一定的碱性并呈极性，与有机高聚物的亲和性差，在高聚物基体中分散不均匀，导致材料的力学性能下降。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种活性纳米钙粉体的制备方法，旨在解决活性纳米钙在制备过程中容易发生粒子团聚的问题。
5.为实现上述目的，本发明提出一种活性纳米钙粉体的制备方法，包括：
6.向氢氧化钙溶液中加入晶型控制剂，搅拌均匀后，进行超声分散处理，得氢氧化钙悬浮液；
7.向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入分散剂，得混合液；
8.将所述混合液加热至80℃～90℃，并向所述混合液中通入二氧化碳气体，保温陈化，洗涤后得碳酸钙浆液；
9.对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
10.向所述碳酸钙饼体上涂抹表面处理剂，进行粉碎和过筛，得活性纳米钙粉体。
11.可选地，所述氢氧化钙溶液的浓度为20kmol/l～35kmol/l，所述晶型控制剂与所述氢氧化钙溶液的质量比为1∶(2～8)。
12.可选地，所述晶型控制剂包括硫酸、硅酸钠和六偏磷酸钠的任意一种。
13.可选地，所述分散剂包括peg400、peg600、聚羧酸钠以及聚丙烯酸钠的至少一种。
14.可选地，所述表面处理剂与所述碳酸钙饼体的质量比为(20～50)∶1。
15.可选地，所述表面处理剂包括椰子油、大豆油、矿物油、单硬脂酸甘油酯的至少一种。
16.可选地，向氢氧化钙溶液中加入晶型控制剂，搅拌均匀后，进行超声分散处理，得氢氧化钙悬浮液的步骤中，所述超声分散的工艺条件为：超声频率20khz～30khz，温度24℃～28℃，时间20min～30min。
17.可选地，向所述碳酸钙饼体上涂抹表面处理剂，进行粉碎和过筛，得活性纳米钙粉体的步骤中，所述进行粉碎的工艺参数为：采用超微粉碎机，在2000r/min～2500r/min下粉碎10min～15min。
18.本发明提供的活性纳米钙粉体的制备方法，采用晶型控制剂和超声分散处理，使得氢氧化钙溶液中的粒子首先进行第一次分散，减少了后续反应中的粒子团聚现象。加入分散剂使得碳酸钙溶液中的粒子能够进一步分散，但是这种分散并不均匀，需要对碳酸钙粒子的表面进行改性，因此使用表面处理剂对碳酸钙饼体进行涂抹，表面处理剂粘附在碳酸钙饼体表面，表面处理剂同碳酸钙粒子产生化学反应生成钙的有机化合物，形成亲油基团，使得假性团聚颗粒得到解聚，得到分散性好的活性纳米钙粉体。本发明制备的活性纳米钙粉体，表面光洁度好，强度高，分散性好，活性好，能够适用于更精细的工艺制备的要求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明提供的活性纳米钙粉体的制备方法一实施例的流程示意图。
21.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
24.目前，由于纳米碳酸钙粒度小，具有极大的比表面积和较高的比表面能，极易发生粒子团聚使粒径变大，最终使用时影响纳米微粒所具有的功能。同时，碳酸钙具有一定的碱性并呈极性，与有机高聚物的亲和性差，在高聚物基体中分散不均匀，导致材料的力学性能下降。鉴于此，本发明提供一种活性纳米钙粉体的制备方法。
25.本发明提出一种活性纳米钙粉体的制备方法，所述活性纳米钙粉体的制备方法具体包括以下步骤：
26.s10、向氢氧化钙溶液中加入晶型控制剂，搅拌均匀后，进行超声分散处理，得氢氧化钙悬浮液；
27.具体地，氢氧化钙溶液的浓度为20kmol/l～35kmol/l，所述晶型控制剂与所述氢氧化钙溶液的质量比为1∶(2～8)，所述晶型控制剂包括硫酸、硅酸钠和六偏磷酸钠的任意一种。采用晶型控制剂和超声分散处理，使得氢氧化钙溶液中的粒子首先进行第一次分散，
减少了后续反应中的离子团聚现象。所述超声分散的工艺条件为：超声频率20khz～30khz，温度24℃～28℃，时间20min～30min。
28.s20、向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入分散剂，得混合液；
29.向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体，此时氢氧化钙和二氧化碳反应开始生成碳酸钙，此时加入分散剂能够有效地降低碳酸钙粒子间的作用力，使其行成一种软团聚体，便于后续反应的进行，降低工艺成本。具体地，所述分散剂包括peg400、peg600、聚羧酸钠以及聚丙烯酸钠的至少一种。
30.s30、向所述混合液中加热至80℃～90℃，并向所述浆液中通入二氧化碳气体，保温陈化，洗涤后得碳酸钙浆液；
31.具体地，在通入二氧化碳气体的同时始终保持溶液的ph值为6.5～7.0，所述陈化的时间为2h～3h。
32.s40、对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
33.s50、向所述碳酸钙饼体上涂抹表面处理剂，进行粉碎和过筛，得活性纳米钙粉体。
34.具体地，所述表面处理剂包括椰子油、大豆油、矿物油、单硬脂酸甘油酯的至少一种。所述表面处理剂与所述碳酸钙饼体的质量比为(20～50)∶1。碳酸钙溶液中粒子分散并不均匀，因此需要对碳酸钙粒子的表面进行改性，使用表面处理剂对碳酸钙饼体进行涂抹，表面处理剂粘附在碳酸钙饼体表面，表面处理剂同碳酸钙粒子产生化学反应生成钙的有机化合物，形成亲油基团，使得假性团聚颗粒得到解聚，得到分散性好的活性纳米钙粉体。值得说明的是，进行粉碎的工艺参数为：采用超微粉碎机，在2000r/min～2500r/min下粉碎10min～15min。过筛的筛网目数为800目～1000目。
35.以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.实施例1
37.(1)向20kmol/l氢氧化钙溶液中加入硫酸，搅拌均匀后，在超声频率20khz，温度24℃条件下，超声处理20min，其中，加入的硫酸质量与氢氧化钙溶液质量之比为1∶2；
38.(2)向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入peg400，得混合液；
39.(3)向所述混合液中加热至80℃，并向所述浆液中通入二氧化碳气体，保温陈化2h，洗涤后得碳酸钙浆液；
40.(4)对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
41.(5)向所述碳酸钙饼体上涂抹椰子油，采用超微粉碎机，在2000r/min下粉碎10min，过800目～1000目筛，得活性纳米钙粉体。
42.实施例2
43.(1)向35kmol/l氢氧化钙溶液中加入硅酸钠，搅拌均匀后，在超声频率30khz，温度28℃条件下，超声处理30min，其中，加入的硅酸钠质量与氢氧化钙溶液质量之比为1∶8；
44.(2)向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入聚羧酸钠，得混合液；
45.(3)向所述混合液中加热至90℃，并向所述浆液中通入二氧化碳气体，保温陈化
3h，洗涤后得碳酸钙浆液；
46.(4)对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
47.(5)向所述碳酸钙饼体上涂抹单硬脂酸甘油酯，采用超微粉碎机，在2500r/min下粉碎15min，过800目～1000目筛，得活性纳米钙粉体。
48.实施例3
49.(1)向25kmol/l氢氧化钙溶液中加入六偏磷酸钠，搅拌均匀后，在超声频率25khz，温度26℃条件下，超声处理25min，其中，加入的六偏磷酸钠质量与氢氧化钙溶液质量之比为1∶5；
50.(2)向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入peg400和peg600混合物，得混合液；
51.(3)向所述混合液中加热至80℃～90℃，并向所述浆液中通入二氧化碳气体，保温陈化2.5h，洗涤后得碳酸钙浆液；
52.(4)对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
53.(5)向所述碳酸钙饼体上涂抹大豆油和矿物油的混合物，采用超微粉碎机，在2300r/min下粉碎13min，过800目～1000目筛，得活性纳米钙粉体。
54.实施例4
55.(1)向30kmol/l氢氧化钙溶液中加入六偏磷酸钠，搅拌均匀后，在超声频率28khz，温度28℃条件下，超声处理28min，其中，加入的六偏磷酸钠质量与氢氧化钙溶液质量之比为1∶6；
56.(2)向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入聚羧酸钠以及聚丙烯酸钠的混合物，得混合液；
57.(3)向所述混合液中加热至85℃，并向所述浆液中通入二氧化碳气体，保温陈化2h～3h，洗涤后得碳酸钙浆液；
58.(4)对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
59.(5)向所述碳酸钙饼体上涂抹椰子油、大豆油和矿物油的混合物，采用超微粉碎机，在2000r/min～2500r/min下粉碎10min～15min，过800目～1000目筛，得活性纳米钙粉体。
60.实施例5
61.(1)向35kmol/l氢氧化钙溶液中加入硫酸，搅拌均匀后，在超声频率30khz，温度24℃～28℃条件下，超声处理30min，其中，加入的硫酸质量与氢氧化钙溶液质量之比为1∶7；
62.(2)向所述氢氧化钙悬浮液中通入二氧化碳气体至所述氢氧化钙悬浮液的ph值为6.5～7.0，加入peg400、peg600、聚羧酸钠以及聚丙烯酸钠的混合物，得混合液；
63.(3)向所述混合液中加热至90℃，并向所述浆液中通入二氧化碳气体，保温陈化3h，洗涤后得碳酸钙浆液；
64.(4)对所述碳酸钙浆液进行压滤和干燥，得碳酸钙饼体；
65.(5)向所述碳酸钙饼体上涂抹椰子油、大豆油、矿物油、单硬脂酸甘油酯的混合物，采用超微粉碎机，在2500r/min下粉碎15min，过800目～1000目筛，得活性纳米钙粉体。
66.结果分析：
67.对上述实施例1至实施例5制备的活性纳米钙粉体性能进行测试，结果如下表所
示：
[0068][0069]
表1：实施例1～实施例5活性纳米钙粉体性能测试
[0070]
由上表可知，有本发明提供的活性纳米钙粉体的制备方法，具有良好的材料力学性能且几乎没有团聚现象产生，能够满足生产需求。
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以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。