[发明专利]亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法

说明书

本发明涉及纳米材料制备技术领域，提出了亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，将氢氧化钙浆液与碳化气在三乙醇胺、N‑(3‑氨基丙基)二乙醇胺作为分散剂下，进行碳化反应，合成纳米碳酸钙。通过上述技术方案，解决了现有技术中生产出的纳米碳酸钙具有憎水性导致分散性差、附着力小，应用于涂料生产时容易出现沉淀物和易团聚、白度差问题。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体的，涉及亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法。

背景技术

纳米级轻质碳酸钙(以下简称纳米钙)的发明和工业化应用最为显著的促进了现代有机高分子新材料工业的迅速发展。即其通过作为有机高分子材料的填加剂，会非常明显的改变有机高分子材料的物理和化学特性。填加适量的纳米钙后，有机高分子材料的可适用性极大地增强。诸如橡胶、塑料、涂料、油墨、纸张、密封涂层、保温绝热等材料在填加了纳米钙后，材料的物理化学特性得到了充分的改变并表现出了优良的可适用性。

现有技术生产纳米钙的主要过程是：石灰石经煅烧分解为氧化钙和二氧化碳气体，氧化钙经水解转化为氢氧化钙浆液，氢氧化钙浆液再与二氧化碳气体在一定条件下进行碳化反应，生成纳米钙。在这些过程中氢氧化钙与二氧化碳气体的接触反应是生成纳米钙的关键过程。而纳米钙由于粒径趋小，使其具有较强的团聚性和一定的化学极性。为此，现有技术是在反应过程中和反应后分别加入分散剂和表面活性剂对碳酸钙结晶分子团进行包敷，以改善其可加工性和易于非极性化学可螯合性，这对生成纳米钙和作为高分子材料填加剂的应用起到重要作用。

目前通常采用的分散剂和表面活性剂分别为多聚磷酸盐、蔗糖和硬脂酸类复合盐，这种工艺条件存在的缺陷是：

(1)生产的纳米钙包敷了非极性大分子量的硬脂酸类烃基，使其具有憎水性，表现出分散性差、附着力小，应用于涂料生产时容易出现沉淀物等缺点。这对于纳米钙在水溶性涂料类材料的应用困难较大，限制了纳米钙的应用类项目。

(2)填加了硬脂酸类复合盐的纳米钙与有机高分子材料螯合后难于降解，与环保降解类材料要求相悖。如纳米钙在地膜覆盖类、食品包装类、医用类等高分子材料的填加中都要求其可降解性优异。

(3)经硬脂酸复合盐包敷后的纳米钙易团聚、白度差，存在解聚加工困难，增加动力消耗的问题。

因此，本领域技术人员正致力于研究一种生产亲水、可降解、易解聚、白度高的纳米碳酸钙的工艺。

发明内容

本发明提出亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，解决了相关技术中生产出的纳米碳酸钙具有憎水性导致分散性差、附着力小，应用于涂料生产时容易出现沉淀物和易团聚、白度差问题。

本发明的技术方案如下：

亲水型轻质纳米碳酸钙的生产方法，将氢氧化钙浆液与碳化气在三乙醇胺、N-(3-氨基丙基)二乙醇胺作为分散剂下，进行碳化反应，合成纳米碳酸钙。

作为进一步的技术方案，所述氢氧化钙浆液质量浓度为8～10％。

作为进一步的技术方案，所述碳化气为含有体积比35～40％二氧化碳石灰窑气。

作为进一步的技术方案，所述分散剂的加入量为碳酸钙干基重量的3～5‰。

作为进一步的技术方案，所述分散剂中三乙醇胺与N-(3-氨基丙基)二乙醇胺的质量比为3～5:1。

作为进一步的技术方案，所述碳化反应，压力为40～60kPa，温度为20～25℃。

作为进一步的技术方案，所述碳化反应得到纳米碳酸钙熟浆，将所述纳米碳酸钙熟浆经离心脱水、干燥、粉碎后，得到纳米碳酸钙。

作为进一步的技术方案，所述碳化反应完成的标志为纳米碳酸钙熟浆pH值为8～9。