[发明专利]一种球霰石碳酸钙的制备方法

说明书

一种球霰石碳酸钙的制备方法，涉及一种球霰石碳酸钙。将固体Ca(OH)₂和固体尿素在混合器中进行研磨、混合，并将固体混合物加入高压反应器；在高压反应器中通入二氧化碳，在固体混合物与二氧化碳反应；从高压反应器中收集反应后的产物，分离尿素，得到球霰石碳酸钙。以高压二氧化碳与氢氧化钙在尿素的作用下于一定温度下固相碳化反应合成球霰石碳酸钙。二氧化碳，尤其是超临界二氧化碳，与固体氢氧化钙进行碳化反应得到球霰石碳酸钙。固体尿素作为助剂可回收重复利用。生产工艺简单，容易实现工业化，且过程绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种球霰石碳酸钙，尤其是涉及一种高压二氧化碳参与的固相碳化反应的球霰石碳酸钙的制备方法。

背景技术

碳酸钙晶体有三种晶型，分别为方解石、文石和球霰石。其中方解石是热力学稳定状态，能够在自然界自然生长，而文石和球霰石难以在自然界以热力学稳定状态自然存在，尤其球霰石是最不稳定。球霰石单分散性好，形体均一且不易聚集，具有较大的比表面积、较高的溶解性和分散性能以及较小的比重，因而与文石和方解石相比，可以有效地提高纸张的涂布性质和塑料、涂料、油墨、纸张等的填充性能，改善目标产品的物理性能、光泽度、流动性和印刷性能【雷云，长江大学学报，2014,11,35】。根据报道，球霰石碳酸钙制备主要有以下方法【雷云，长江大学学报，2014,11,35】：①将NH₃通入CaCl₂-Na₂CO₃盐溶液中来制备球霰石。②利用室温固态反应制备球霰石。③采用Ca(CH₃COO)₂和NaHCO₃在乙二醇－水体系中合成制备球霰石。④采用氨基酸作为导向剂直接沉淀合成球霰石碳酸钙。⑤采用十二烷基苯磺酸钠为模板，制备了球霰石型碳酸钙。⑥采用蛋清蛋白模板法控制合成球霰石型碳酸钙。其中方法②【任引哲，齐利民，马季铭，高等学校化学学报，利用室温固体反应制备球霰石型CaCO₃粒子】考虑到在溶液中球霰石碳酸钙非常容易转化为稳定的方解石碳酸钙，借助聚合物聚丙烯以CaCl₂与Na₂CO₃室温下合成了球霰石碳酸钙。

发明内容

本发明的目的在于提供高压二氧化碳参与的固相碳化反应的一种球霰石碳酸钙的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将固体Ca(OH)₂和固体尿素在混合器中进行研磨、混合，并将固体混合物加入高压反应器；

2)在高压反应器中通入二氧化碳，在固体混合物与二氧化碳反应；

3)从高压反应器中收集反应后的产物，分离尿素，得到球霰石碳酸钙。

在步骤1)中，所述Ca(OH)₂和尿素的质量比可为1∶(0.5～5)，优选1∶3；所述高压反应器中最好放置填料或进行搅拌。

在步骤2)中，所述反应的温度可为90～200℃，优选180℃；所述反应的压力可为0.1～20MPa，优选12MPa；所述反应的时间可为0.5～5h，优选2h。

在步骤3)中，所述分离尿素可优选不溶解碳酸钙而溶解尿素的溶剂，所述溶剂可选自乙醇、甲醇等中的一种；所述从高压反应器中收集反应后的产物可将收集固体产物与溶剂混合，过滤，滤渣，滤液蒸发溶剂后得到尿素，溶剂和尿素均可回收重复使用。

本发明以高压二氧化碳与氢氧化钙在尿素的作用下于一定温度下固相碳化反应合成球霰石碳酸钙。

与现有技术相比，本发明的突出优点在于：

1)二氧化碳，尤其是超临界二氧化碳，与固体氢氧化钙进行碳化反应得到球霰石碳酸钙。

2)固体尿素作为助剂可回收重复利用。