[发明专利]一种高稳定性纳米碳酸钙的制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：S1：在碳酸化反应过程中，向氢氧化钙悬浮液通入CO₂与空气的混合气体；当碳酸化反应体系中电导率为2～4mS/cm时，加入硅酸钠和氯化镁的混合物；反应至电导率最低点时，添加聚环氧琥珀酸；继续反应至电导率出现回升后3～5min，停止碳酸化反应，得到纳米碳酸钙悬浮液；S2：在高速搅拌状态下，将纳米碳酸钙悬浮液加热，然后加入表面改性剂进行表面处理；S3：表面处理后的悬浮液经压滤、烘干、破碎、包装，即得高稳定性纳米碳酸钙产品。本发明解决了纳米碳酸钙在表面处理过程中因加热发生陈化导致颗粒长大的问题，提高纳米碳酸钙产品在后期储存过程中的稳定性。

技术领域

本发明属于碳酸钙制备技术领域，具体涉及一种高稳定性纳米碳酸钙的制备方法。

背景技术

碳酸钙是用量大、使用范围广泛的一种无机填充剂。主要用于涂料、橡胶、塑料、油墨、造纸、化妆品、医药等方面。而纳米碳酸钙作为一种附加值很高的专用功能型无机材料，由于粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生了变化，产生了普通碳酸钙所不能具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，在比表面积、力学性能、磁性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出优越性能，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油漆、油墨、印刷、造纸、电缆、食品、医药、化妆品、牙膏、饲料、润滑油等众多领域，具有低成本、高性能、无毒无味、色泽好、白度高等优点，是一种优质填料和白色颜料。采用机械化学合成的纳米碳酸钙商业产品与普通碳酸钙产品相比，具有粒子细、比表面积大、高表面活化率、高补强性、高白度、触变性好等特点，是目前能够工业化生产与应用的纳米材料之一，可取代价格昂贵的白炭黑和钛白粉，具有广阔的市场前景。

碳酸钙分子式为CaCO₃，在18～25℃下，在水中的溶解度为0.0015g/100g，属难溶性碳酸盐，升高温度对其溶解度的影响较小，但是升高温度，溶液中离子移动的速度以及碰撞概率增加，会促进碳酸钙在溶液的溶解再结晶过程，也就是陈化过程。碳酸钙的陈化遵守奥斯特瓦尔德熟化理论。因此，虽然碳酸钙是难溶性盐，但是通过高温加热能使其颗粒长大。

李纠、陈华雄(硅酸盐学报，2005，33(9)：1153-1156)；马俊、刘华彦、陈银飞(无机材料学报，2011，26(11)：1199-1204)；王宇斌、王望泊、朱新锋、荀婧雯、党炜犇(无机盐工业，2020，52(3)：35-37)；利用氯化镁作晶型控制剂，通过不同方法制备的碳酸钙晶须。

中国专利(CN101225245)公开了一种核壳型二氧化硅包覆纳米碳酸钙的制备方法，在纳米碳酸钙的表面，包覆一层经水解析出的硅溶胶，从而改善纳米碳酸钙的耐酸性，然后再进行偶联剂和有机酸表面处理，改善产品在聚合物中的分散性，所获得的产品，具有良好的耐酸性和分散性，并显著提高产品理化性能。

中国专利(CN100335567C)公开了CaCO₃/SiO₂·nH₂O纳米复合颗粒和空心SiO₂·nH₂O纳米材料及其制备方法，以碳酸钙为模板，表面均匀包覆一层纳米级厚度的SiO₂·nH₂O，从而制得CaCO₃/SiO₂·nH₂O复合颗粒。此种复合粒子具有白炭黑的某些性质，尤其当碳酸钙的粒径小于100纳米时，可部分或全部替代白炭黑作为橡胶的补强填料，纳米复合粉体经过焙烧、酸溶等处理过程可制备具有空心结构纳米材料或具有空心结构的纳米介孔材料。

中国专利(CN113549341A)公开了一种核壳型二氧化硅包覆纳米碳酸钙的制备方法，先将生石灰消化精制成氢氧化钙浆料通入含有二氧化碳的窖气，然后精制形成纳米碳酸钙悬浮液；然后向体系中加入硅酸盐，搅拌反应；随着碳化反应的进行生成核壳型二氧化硅包覆纳米碳酸钙，然后加热并加入包覆剂进行包覆处理，继续碳化反应时间2～3h结束；使反应体系陈化，然后将所得浆液过滤、洗涤、干燥即得到核壳型二氧化硅包覆纳米碳酸钙。获得的产品，具有良好的耐酸性和分散性。