[发明专利]沼液同步复分解包覆法制备黑色导电纳米碳酸钙的方法

说明书

本发明公开一种沼液同步复分解包覆法制备黑色导电纳米碳酸钙的方法，所述方法包括如下步骤：S1、将沼液水进行固液分离，收集分离液；S2、测定步骤S1沼液水分离液的碱度摩尔浓度；S3、根据步骤S2沼液的碱度摩尔浓度计算出CaClsubgt;2/subgt;的理论投加量，并根据理论投加量的优化系数k值算出实际投加量；S4、在步骤S1的沼液水分离液中添加根据步骤S3计算出的CaClsubgt;2/subgt;的实际投加量，搅拌至产生絮状物沉淀，制备获得腐植酸基纳米碳酸钙HA‑CaCOsubgt;3/subgt;粗提液；S5、将腐植酸基纳米碳酸钙HA‑CaCOsubgt;3/subgt;粗提液离心，收集沉淀、干燥、碳化后制得所述的黑色导电纳米碳酸钙，其中，碳化温度为400‑650℃，碳化时间2‑4h。

技术领域

本发明涉及功能型材料开发技术领域，具体地，涉及一种沼液同步复分解包覆法制备黑色导电纳米碳酸钙的方法。

背景技术

塑料、橡胶等高分子材料，如聚氯乙烯(PVC)，绝缘性好，电阻高达10¹⁵Ω甚至更高，在某些使用场合发生静电荷积聚现象，导致静电危害。例如静电积累过多可能在汽车加油时引起火灾，在行驶时导致车辆运转温度过高，增大车辆运行损耗，缩短车辆寿命，甚至造成车辆自燃等。胎面胶电阻率小于10⁸Ω·cm可以顺利导出汽车行驶中产生的静电。塑料、橡胶等高分子材料有较高的力学性能、良好的耐化学腐蚀性和阻燃性，价格低廉，在工业生产中被应用。但这类高分子材料表面极易因摩擦积聚静电荷，发生火花放电，引发可燃气体的燃烧、爆炸等危险，限制了其在煤矿、石油、化工、纺织、危险品仓库、电子及无线通信、半导体工业等特色领域的应用。通过向这类高分子材料中填充导电粉末，使二者相容，使得这类高分子材料从生产板材、管材、传送带、设备罩等制品向特色领域发展。

传统导电粉末分金属系型、金属氧化物系型、碳系型。导电纳米碳酸钙，与传统型导电粉末不同，它是一种兼具填料与抗静电双功能复合型纳米材料，即在添加纳米碳酸钙解决材料的结构性功能的同时解决了材料的抗静电问题。与分步添加纳米材料改善结构，在添加导电粉末解决静电相比，导电纳米碳酸钙粉体用于塑料、橡胶等领域的抗静电剂材料，不仅赋予塑料、橡胶高分子聚合物的抗静电性，在使用场合不会造成静电危害，同时纳米碳酸钙本身的优异性能，还能增强塑料、橡胶等制品的韧性、抗拉性、热稳定性等。由于导电纳米碳酸钙的超细、量多、界面相容性好等优势，可克服普通抗静电剂因粒径大、颗粒间距大、分散性差、界面相容性差、导致的导电性差，抗静电效果不佳、抗静电剂析出使抗静电失效及使用安全问题。

尽管导电纳米碳酸钙的优良特性被认知，但是纳米碳酸钙自身不具导电性，不能解决静电问题，必须采用特殊的制备工艺。目前已报道的导电纳米碳酸钙制备方法均以纳米碳酸钙为基质，用无机或有机导电材料包覆的复合导电粉末。这种以纳米碳酸钙产品为模板的包覆法称为纳米碳酸钙生产与导电包覆异步法。但现有的异步法制备黑色导电纳米碳酸钙的缺点是生产工艺复杂，产品成本高，且成品纳米碳酸钙在包覆工艺过程中易聚团，增大颗粒粒径，影响导电粉末质量的均一性。

纳米碳酸钙生产与导电包覆同步工艺，即在无机前躯体溶剂中合成纳米碳酸钙的同时用聚合物包覆，与纳米碳酸钙复分解生产工艺同步。该同步复分解同步包覆工艺的优势有：1)复分解生产工艺条件可控，生成的纳米碳酸钙产品品质可控，是目前高端纳米碳酸钙的核心工艺；2)同步包覆法，不仅可用于生产导电纳米碳酸钙，也是高端改性纳米碳酸钙的基础工艺；3)包覆聚合物的存在能有效控制无机纳米粒子的粒径无限生长，并防止纳米粒子的团聚，即解决了现有异步包覆法存在的纳米粉体在无机/有机复合材料中分散不均和易团聚的问题。

目前报道的碳酸钠与氯化钙在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的混合水溶液中发生复分解反应制备纳米碳酸钙，可得到分散性好的球形纳米碳酸钙。迄今为止，没有报道过利用沼液，采用同步复分解包覆理论和方法，来制备黑色导电纳米碳酸钙的报道。不仅实现了沼液的资源化利用，也实现了沼液的高附加值利用，填补目前导电纳米碳酸钙复合粉体制备方法和产品的空白。

发明内容