[发明专利]一种粒径小于20nm的纳米碳酸钙的制备方法

说明书

本发明公开了一种粒径小于20nm的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：先制备氢氧化钙粗浆，再对氢氧化钙粗浆进行过筛和陈化，得到氢氧化钙精浆，再对氢氧化钙精浆进行多次碳化，脱水干燥，即得粒径小于20nm的纳米碳酸钙。本发明的方法无需额外的设备投资和改造，方案可靠有效，投资小，工业化程度高，可以制备得到粒径小于20nm的纳米碳酸钙，进而可以充分发挥纳米碳酸钙的补强作用。

技术领域

本发明涉及纳米碳酸钙制备技术领域，具体涉及一种粒径小于20nm的纳米碳酸钙的制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是一种重要的无机填料，广泛应用于硅酮结构密封胶、塑料、橡胶、油墨等领域，可以赋予有机聚合物良好的触变性能和优异的力学性能。目前，市场上常见的纳米碳酸钙产品的粒径一般介于30nm～100nm之间，在力学性能补强方面远不及气相二氧化硅(粒径通常在20nm以下)，通常只能作为一种半补强填料使用。

CN 111606344 A公开了一种制备高比表面积纳米碳酸钙的方法，包括以下步骤：向氢氧化钙悬浮液中加入尿素搅拌混合，并且用氨水调节pH至8～9得到浆料A，然后将浆料A加热至35～40℃恒温，通入二氧化碳和氮气的混合气体，当浆料A的pH为6.5～7后停止通入混合气体，继续搅拌1～2h得到浆料B，然后将浆料B在搅拌条件下加热至80～90℃恒温，然后加入复合改性剂保温2～5h，得到纳米碳酸钙悬浮液，最后将纳米碳酸钙悬浮液过滤、冷冻干燥，得到纳米碳酸钙。该方法虽说可以制备得到粒径小于20nm的纳米碳酸钙，但由于氢氧化钙悬浮液的pH一般都在13以上，尿素也是弱碱性的，要想通过加入氨水使浆料的pH降至8～9，氢氧化钙悬浮液的质量分数必须小于1.0％，这会导致生产效率极低，1吨浆料中甚至不足10kg的钙粉，根本无法实现工业化应用。

CN 107986312 A公开了一种高比表面积沉淀碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：将立窑煅烧得到的生石灰与消化水按比例混合，进行消化反应，经振动筛除杂，再将氢氧化钙精浆输送至剥片机研磨30min～60min，研磨完成后过200目振动筛进行除杂，再将研磨后的氢氧化钙浆液的浓度调整至6％～10％、温度调整至15℃～20℃，输送至碳化釜内，当反应体系凝胶化过程消失后，立即加入沉淀碳酸钙干基重量0.2％～0.8％的复合型晶形控制剂，当反应体系电导率降至5.0ms/cm时加入沉淀碳酸钙干基重量3％～5％的分散剂，继续碳化直至反应完成，最后将得到的碳酸钙浆液依次进行压滤脱水、烘干、粉碎和分级，即得高比表面积沉淀碳酸钙。该方法制备的纳米碳酸钙的比表面积为50m²/g～85m²/g、平均粒径大于30nm，即无法得到粒径小于20nm的纳米碳酸钙。

因此，亟需开发一种操作简单、适合进行工业化的粒径小于20nm的纳米碳酸钙制备方法，进而才能充分发挥纳米碳酸钙的补强作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粒径小于20nm的纳米碳酸钙的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种粒径小于20nm的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

1)将石灰石煅烧成氧化钙后加水制浆，得到氢氧化钙粗浆；

2)将氢氧化钙粗浆过筛除杂，再进行陈化，得到氢氧化钙精浆；

3)将氢氧化钙精浆的温度调整至14℃～18℃，再通入石灰窑气，直至反应体系变成凝胶状态后停止通入石灰窑气，再加入水解聚丙烯腈胺盐进行降粘，得到第一级碳酸钙浆液；

4)将第一级碳酸钙浆液的温度调整至16℃～20℃，再通入石灰窑气，直至反应体系变成凝胶状态后停止通入石灰窑气，再加入水解聚丙烯腈胺盐进行降粘，得到第二级碳酸钙浆液；

5)重复步骤4)的操作1次或多次，得到末级碳酸钙浆液；