[发明专利]合成碳酸锆铵抗水交联剂专用的碳酸锆及其制备方法

说明书

本发明是一种合成碳酸锆铵抗水交联剂专用的碳酸锆及其制备方法。属于锆的化合物制备方法。所述合成碳酸锆铵抗水交联剂专用的碳酸锆产品质量达到：粒径D5035～40μm，ZrO₂wt％≥40，活性保持时间≥24个月，抗水交联剂合成适应的碳酸锆wt：碳酸氢铵wt在1：0.8～2.8：1之间，合成抗水交联剂反应时间≤30分钟。提供了一种活性保持时间较长，碳酸锆锆：碳酸氢铵质量比例范围较宽，而且反应时间短的适合于作为碳酸锆铵抗水交联剂合成原料使用的碳酸锆产品。提供了一种合成的碳酸锆粒径较大，易于过滤操作、产品ZrO₂含量高的合成碳酸锆铵抗水交联剂专用的碳酸锆的制备方法。降低了生产成本。降低了废水排放量以及减少废水中盐含量,节约了原料。有益环境保护。

技术领域

本发明是一种合成碳酸锆铵抗水交联剂专用的碳酸锆及其制备方法。属于锆的化合物制备方法。

背景技术

碳酸锆Zr₂O(CO₃).nH₂O，亦称为碱式碳酸锆ZrO₂CO₂.nH₂O。是一种重要的锆化合物，主要用于化妆品止汗剂、汽车尾气净化催化剂、造纸耐水交联剂、油漆油墨催干剂，同时也是生产超细二氧化硅较为经济的原材料。

碳酸锆在水性涂料、胶黏剂交联剂方面应用，是将其转化为碳酸锆铵交联剂，碳酸锆铵易溶于水，在空气中不稳定，溶于稀酸和碱。水溶液在60℃迅速分解，并以阴离子羟基化锆聚合物存在，对羟基、羧基等具有较强的结合力。碳酸锆铵有较高的化学活性，在固化交联中无须加热，在涂料、胶黏剂中得到广泛应用。

碳酸锆铵交联剂，不含醛类等有害物质，易交联固化；作为纸张涂料的交联剂，在涂料干燥过程中迅速固化，可节约大量热能，并能提高车速，增加产量。用含碳酸锆铵抗水剂涂料涂布后的成品纸，比乙二醛涂料涂布的纸具有更高的光泽度(75％)、白度和拉毛速；而且，可显著提高胶膜的耐湿摩擦性，降低了水在涂布纸的表面张力，缩小水在纸表面的停留时间，无须长期储存或多段干燥，就具有良好的抗水性，且熟化快，适应性强，碳酸锆盐是一种可使涂布纸张具有更好的印刷适应性和光学性能的碳酸锆铵交联剂。

碳酸锆铵交联剂，特别适用于碳酸钙等弱碱性颜料。其用量少，最适合乳液型聚氨酯胶黏剂、乳液型丙烯酸酯类胶黏剂、苯丙乳液胶黏剂，以及丁苯橡胶乳液制备中作为交联剂使用。

现有技术中，碳酸锆液相分步沉淀合成法具有工艺控制较简单，产品质量稳定，活性较好等优点，被广泛采用。液相分步沉淀合成法工艺是以氧氯化锆为原料，将其配制成一定浓度的水溶液，在溶液中添加浓硫酸或硫酸钠，加热水解，生成碱式硫酸锆，然后，在一定条件下，加入碳酸钠溶液，将其转化为碳酸锆产品。其反应如下：

ZrOCl₂+H₂SO₄→ZrOSO₄+HCl

ZrOSO₄+NaCO₃→ZrOCO₃+Na₂SO₄

目前，市售工业碳酸锆产品用于合成碳酸锆盐抗水交联剂的原料，存在如下不足：

1.碳酸锆产品活性保持时间较短，储存3～5个月后，产品活性明显降低，导致以其为原料生产的碳酸锆铵储存稳定性差，在储存期限内交联失效。甚至难以生产出清澈稳定的碳酸锆铵产品；

2.用于制备碳酸锆铵工艺中，所能适应的碳酸锆：碳酸氢铵质量比例范围较窄，只能在1:0.8～1:1之间使用，生产工艺条件苛刻，难以控制。

3.现有技术的碳酸锆合成工艺中，合成的碳酸锆粒径较小，D50在20～30μm之间。对后续离心工序产生不利影响，导致产品含量较低。不适合作为碳酸锆铵抗水交联剂的原料使用。