[发明专利]一种高分散性纳米碳酸钙的制备方法

说明书

本发明涉及一种高分散性纳米碳酸钙的制备方法，属于碳酸钙制备技术领域。本发明首先以富含纤维和木质素成分的松树皮为原料，将其粉碎后再进行蒸汽爆破，得到爆破产物，接着将爆破产物和纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶混合酶解得到酶解产物，随后将酶解产物分别进行酸处理、氧化和碱处理反应后得到反应产物，接着以氢氧化钙和二氧化碳为原料，并加入本发明的反应产物，采用间歇碳化法合成了高分散性的纳米碳酸钙，本发明制得的纳米碳酸钙粒径细小，分散性极佳，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高分散性纳米碳酸钙的制备方法，属于碳酸钙制备技术领域。

背景技术

纳米碳酸钙是八十年代发展起来的一种新型固体材料。纳米碳酸钙一般是指特征维度尺寸在纳米数量级（1～100nm）的碳酸钙颗粒，包括了轻质碳酸钙行业中统称的超细碳酸钙（粒径0.02～0.1µm）和超微细碳酸钙（粒径≤0.02µm），是一种新型高档功能性填充材料。它具有纳米材料所特有的性能，如体积效应、表面效应等。普通碳酸钙用作填料仅起到增容降价的作用，而纳米碳酸钙不仅可以起到增容降价的作用，而且还具有补强作用。我国碳酸钙资源丰富，分布广泛，优质矿床遍及全国各地。而碳酸钙作为一种优质填料和白色颜料广泛用于橡胶、塑料、造纸等许多行业，这使得碳酸钙在精细化工中的用量逐年上升。因此，纳米碳酸钙从一出现就表现出产品的广泛适用性和旺盛的市场需求，随着我国经济的快速发展，尤其是涂料、塑料等行业产品的升级换代，对纳米级碳酸钙的需求量将不断增加，同时，造纸工业生产工艺的不断进步，也将促进我国纳米碳酸钙的发展。预计到 2008年，我国对纳米碳酸钙的需求量将达到约 40 万吨。近年来，虽然我国纳米碳酸钙的生产能力增长很快，但是由于我国纳米碳酸钙产品的单一化和功能性不足，很多企业市场销售不畅，实际产量并不大，不能满足国内实际生产的需求。

纳米碳酸钙是最早开发的无机纳米填料之一。作为一种优质填料和白色填料，纳米碳酸钙广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、医药等许多行业。

纳米材料的制备方法主要分为三大类：固相法、液相法、气相法。纳米碳酸钙主要采用液相法，根据合成机理的不同又可分为三种反应系统：Ca(OH)₂-H₂O-CO₂反应系统，即传统的碳化法；Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反应系统，即将含有Ca²⁺的溶液与含有CO₃^2-的溶液在一定条件下混合反应来制备纳米碳酸钙；Ca²⁺-R-CO₃^2-反应系统（R为有机介质），即微乳液法和凝胶法。后两种方法暂时还无法用于实际生产中。

目前炭化法制备碳酸钙，是将氢氧化钙和二氧化碳在碳化塔中化合反应在一定的温度和一定的晶型控制剂的作用下，生成微细的纳米碳酸钙粒子，由于粒径小，表面分子能较大，容易产生二次团聚，形成较大的颗粒团，这些颗粒团在制品的填充过程中很难分散，大多以聚集体存在，要得到单分散的纳米粒子非常困难，致使纳米碳酸钙实际使用时的粒径明显升高。

因此，发明一种高分散性的纳米碳酸钙的制备方法对碳酸钙制备技术领域具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前炭化法制备碳酸钙，生成微细的纳米碳酸钙粒子，由于粒径小，表面分子能较大，容易产生二次团聚，分散性差的缺陷，提供了一种高分散性纳米碳酸钙的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高分散性纳米碳酸钙的制备方法，具体制备步骤为：

（1）量取质量分数为10%的氢氧化钙悬浮液装入底部带有曝气装置的玻璃碳化塔中，再向碳化塔中加入反应产物，搅拌混合10～20min，得到预制液；