[发明专利]一种原位模板诱导合成纳米碳酸钙的复合诱导剂及其应用

说明书

本发明公开了一种原位模板诱导合成纳米碳酸钙的复合诱导剂及其应用，其中复合诱导剂是由D‑葡萄糖酸钠、聚乙二醇和多聚磷酸钠三者复配构成，质量比为1:1～3:3～5。将CaCl₂与氨水混合溶液置于常压反应釜中，加入复合诱导剂，一定温度下通入CO₂，搅拌反应，当反应溶液pH值达到一定值，停止通入CO₂；反应结束后固液分离，所得滤液为NH₄Cl溶液，经蒸发浓缩结晶工序后得NH₄Cl样品；所得滤饼经洗涤、干燥后得纳米CaCO₃样品。本发明采用较高Ca⁺浓度的CaCl₂溶液制备纳米CaCO₃，且具有工艺条件温和、设备要求低、生产效率高、诱导剂成本低等多重优点。

技术领域

本发明涉及一种原位模板诱导合成纳米碳酸钙的复合诱导剂及其应用，采用CaCl₂与氨水混合溶液为原料，添加复合诱导剂并通入CO₂制备纳米CaCO₃。

背景技术

目前，世界碳酸钙的总产量约8000万吨/年(包括重质和轻质碳酸钙)，其生产与应用主要集中在美国、中国、日本和西欧。我国轻质CaCO₃总产量仅次于美国，居世界第二位，生产量已经达到400万吨/年，其中活性CaCO₃约80万吨，超细纳米CaCO₃约50万吨。随着国民经济的快速发展，以及我国对橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨等行业产品质量要求的不断提高，其需求量仍将以15～20％的速度递增，因此开发和完善纳米CaCO₃生产工艺在未来相当一段时间内有足够的市场需求。根据美国市场研究公司Transparency Market Research(TMR)发布的《2013-2019年造纸、塑料、建筑用碳酸钙行业和市场分析》，2013-2019年亚太地区，特别是中国和印度，碳酸钙市场的预期年复合增长率将达到4.4％。因此，业内人士称我国碳酸钙行业是“朝阳”行业，并朝着超细化、高纯化的方向发展，产品的规格品种将呈多元化、专用化的趋势。

纳米CaCO₃包括超细CaCO₃(粒径20～100nm)和超微细CaCO₃(粒径小于或等于20nm)两类产品，是上世纪80年代发展起来的一种新型功能性材料。与普通CaCO₃相比，纳米CaCO₃具有粒径小、比表面积大、表面活化率高、白度较高等特点，在补强性、透明性、分散性、触变性等方面都显示出明显的优势，是目前能够达到工业化生产和广泛应用的纳米填充材料之一(庄斌,徐超,张兴法.由氯化钙制备纳米碳酸钙研究[J].化工矿物与加工,2007,36(2):26-28.)。同时，由于其在橡胶、塑料、造纸、油墨、胶粘剂、造纸等工业领域的重要用途(可代替价格较为昂贵的白炭黑和钛白粉填料)，纳米CaCO₃的制备和生产方面的研究已经成为近年来的热点。

目前，纳米CaCO₃的工业化合成体系主要有Ca(OH)₂-H₂O-CO₂、Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-两种(颜鑫,王佩良,舒均杰.纳米碳酸钙关键技术[M].北京:化学工业出版社,2007:12-14.)。