[发明专利]一种南瓜状球霰石型碳酸钙及其制备方法

说明书

本发明公开了一种南瓜状球霰石型碳酸钙的制备方法，具体制备过程为：称取一定量的支链淀粉，加入水中，温和搅拌。加热并保温，使其完全糊化，得到稳定胶体形态的支链淀粉溶液。加入氯化钙，搅拌至溶解完全。停止加热，待胶体溶液冷却至室温后，使反应体系置于碳酸铵气氛中，密闭静置反应，经离心、干燥、研磨，可得所述南瓜状球霰石型碳酸钙。本发明制得的功能型碳酸钙为层状结构，粒径范围约为40～60um，比表面积大，粒径分布均一，制备反应条件温和、操作简便，具有较大的潜在市场价值。

技术领域

本发明涉及一种南瓜状球霰石型碳酸钙的制备方法，属于无机功能材料制备领域。

背景技术

钙基矿物在生物材料(如牙齿、骨骼和贝壳)中起着重要的作用，因为它们的晶体以井然有序的排列使组织变得坚固和坚硬。矿物材料的成核和生长是一个尚未完全了解的复杂过程。研究人员一直在尝试在体外模拟矿化，但由于体内环境复杂，对生物矿化的成核机制尚未完全了解。碳酸钙作为一种常见的钙质矿物，由于其形态的多样性和在生物学上的重要性而受到广泛关注。目前碳酸钙有7种矿物形式：方解石、球霰石、文石、一水碳酸钙(CaCO₃·H₂O)、六水碳酸钙(CaCO₃·6H₂O)、半水碳酸钙(CaCO₃·1/2H₂O)以及无定型碳酸钙，这些形式可由不同的添加剂或同一添加剂的不同条件加以控制。在碳酸钙基材料的发展中，碳酸钙的形状控制起着重要的作用。通过控制碳酸钙的不同的形状使其在各个不同的领域(医药、橡胶、造纸、油墨、涂料、牙膏、食品、化妆品等)得到充分的运用。

目前用于碳酸钙的仿生合成的方法主要有两种，气体扩散法以及复分解法。气体扩散法是利用添加不同有机质的可溶性钙盐溶液，通过向其中通入氨气以及二氧化碳达到钙化的目的，其中二氧化碳溶于水中提供碳酸根离子，氨气则提供碱性环境，使反应能顺利进行。有机基质主要为多糖类、蛋白类、几丁质以及一些聚合物。这些有机质上的含有的-OH,-COOH,-NH₂等官能团能有效的和溶液中的钙离子螯合，并作为碳酸钙的成核位点调控不同形貌的碳酸钙的形成。支链淀粉是一种具有树枝形分支结构的多糖，分子质量较大，一般由几千个葡萄糖残基组成。支链淀粉难溶于冷水，但是在一定温度的热水中能溶胀形成相对稳定的胶体。目前对支链淀粉的研究主要集中于其在建筑材料的力学性能方面，对其在调控碳酸钙晶体的形貌方面能起到的作用方面尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种层状结构南瓜形球霰石型碳酸钙的制备方法。本发明解决其技术问题时是采取以下技术方案实现的：

称取一定量的支链淀粉，加入水中，温和搅拌，使其均匀的分散在水中，然后将混合后的液体加热到50～90℃并于此温度下保温一段时间，使其完全糊化，糊化后的支链淀粉呈稳定的胶体状。然后加入一定量的氯化钙，搅拌溶解，待胶体溶液冷却至室温后，将其置于碳酸铵气氛中，反应1～3d，离心、干燥、研磨，可得到球霰石型碳酸钙。产品微观形貌为南瓜形，粒径大小经测算为40～60um。

进一步地，所述支链淀粉的质量浓度为1％～5％。

进一步地，所述搅拌速度为100～300转/分钟。

进一步地，所述支链淀粉糊化时间为30～90min。

进一步地，所述氯化钙浓度为0.05～0.2mol/L。

进一步地，所述干燥温度为40～60℃，干燥时间为24h～48h。

关于碳酸铵气氛的制造，对于小型的反应，可以将加氯化钙之后的反应体系直接放入盛装足量碳酸铵的密闭容器中，比如将盛有支链淀粉和氯化钙体系的反应瓶或烧杯等敞口放入装有足量碳酸铵的干燥器中；对于大型的反应，可以将分别装有反应体系及碳酸铵的反应釜用管道连通起来，同时保持整个体系处于密闭状态。不管是小型反应还是大型反应，都很容易操作。