[发明专利]一种大粒径立方状沉淀碳酸钙的制备方法

说明书

本发明公开了一种大粒径立方状沉淀碳酸钙的制备方法，当石灰乳精制、陈化36～48h后，将石灰乳比重调至1.050～1.065，温度调整为15～20℃，往碳化反应釜中通入石灰窑窑气，石灰窑窑气内二氧化碳体积含量为25～35％，当反应体系电导率降至0.5ms/cm时，停止碳化反应，加入碳酸钙干基重量0.3～1.0％的复合型有机金属屏蔽剂，搅拌20～40min，在55～90℃温度范围内保持1～4h，重新通入石灰窑窑气，直至反应体系达到碳化终点，加入碳酸钙干基重量2.0～5.0％的表面处理剂，搅拌30～60min完成表面处理；本发明工艺熟化效率高，可在较短时间内获得大粒径立方状沉淀碳酸钙，且产品分散性优异，团聚少，且粒径可控，本发明工艺简单可行，生产成本低，具有较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及沉淀碳酸钙制备技术领域，尤其涉及一种大粒径立方状沉淀碳酸钙的制备方法。

背景技术

沉淀碳酸钙是一种白色、无毒、无刺激性气味的功能填料，广泛应用于塑料、橡胶、涂料、密封胶、油墨及造纸等行业。不同粒径和不同形貌的沉淀碳酸钙在不同填充体系发挥着不同的功效。如纺锤状沉淀碳酸钙可提高纸张表面光泽和平滑度；针状或晶须状沉淀碳酸钙具有高度各向异性，填充于橡胶、纸张等制品中，可明显提高取相方向的机械性能及体系的流变特性；球状沉淀碳酸钙则是一种理想的増韧材料，可提高橡塑制品的抗冲击性能；立方状纳米碳酸钙由于具有较好的流变性能和补强増韧性能，因此其应用领域最为广泛。

立方状纳米碳酸钙具有粒径小、比表能高等特点，但在大部分应用场合却无法体现其纳米粒子特有的改性效应，究其原因，主要是纳米碳酸钙在应用过程中形成了大量的微米级团聚体，团聚体越大，越容易在材料内部形成应力集中，从而引发材料的断裂与失效。

此外，立方状纳米碳酸钙在制备过程中普遍存在着晶体不完全，形貌不规整，粒径分布较宽等问题，对复合材料的加工性能和力学性能均存在不良影响。

为了解决上述应用问题，越来越多的碳酸钙生产商更偏向于制备大粒径的立方状沉淀碳酸钙，然而由于碳酸钙结晶热力学和动力学等方面的限制，常规的碳化方法一般难以制备粒径大于100nm的立方状沉淀碳酸钙，只有通过后续的加热熟化工艺使碳酸钙晶体继续生长，从而制备大粒径沉淀碳酸钙，但该方法耗时较长，热量消耗较高，制备成本居高不下。

欧洲专利EP0447094 A1公布了一种制备大粒径立方状沉淀碳酸钙的方法，主要是在碳酸钙浆液中先加入氢氧化钠，然后再加热熟化。该技术确实有效改善了熟化效果和熟化效率，但熟化程度往往不能稳定控制，随着碱性物质的引入，导致成品pH值升高，影响其在橡塑行业的填充改性功效，而且在熟化过程中碳酸钙粒子有凝聚的趋势，分散性变差。

中国华东理工大学成居正等人研究发现，碳酸氢钠也可以有效促进碳酸钙的熟化过程。但熟化温度只能保持在50～60℃，超过该范围后，立方状碳酸钙会转变成片状碳酸钙。碳酸氢钠与氢氧化钠的机理类似，同样不能有效控制熟化程度和改善粒子分散性。

综上所述，目前制备大粒径的立方状沉淀碳酸钙工艺仍有所欠缺，难以满足工业化生产和应用市场的综合需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种熟化效率高、粒径可控，且制备的碳酸钙粒子无团聚趋势、分散性好的大粒径立方状沉淀碳酸钙的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大粒径立方状沉淀碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、当石灰乳精制、陈化36～48h后，将石灰乳比重调至1.050～1.065，温度调整为15～20℃，然后将输送至具有搅拌功能的碳化反应釜内；