[发明专利]一种复合硅酸钙的制备方法

说明书

本发明涉及水热动态合成反应制备复合硅酸钙的方法。

天然硅灰石矿一般生成于岩浆岩接触带上，由含石英的大理石转变而成。由于其表观密度大，表面活性较差，限制了其在某些工业领域的应用。

日本特许公报58-42128、59-199521和63-1243报导过一些人工合成硅酸钙的方法，均以可溶性硅酸和可溶性钙盐，或硅石和氧化钙为原料，采用水热合成法制备。由于其产品没有天然硅酸钙的纤维状针形晶体结构，用于油漆、涂料、橡胶、塑料、制革、纸张作为填充剂时，消光性能较差。

本发明的目的在于提出一种以天然针状晶形硅灰石为原料制备复合硅酸钙的方法，使这种人工合成的复合硅酸钙既能保留天然硅灰石矿物原有的纤维状针形晶体结构，又能降低粉体的视比重，提高产物的表面活性。

本发明复合硅酸钙的制备方法，其特征在于反应分为两个阶段进行，第一阶段，将粒度为0.5-44μm，白度大于90的硅灰石矿粉，加入4-30倍重量的水配制成浆料，在室温至沸腾温度、常压和搅拌条件下，加入盐酸或硝酸，至PH不小于3.5，反应时间不少于2小时;第二阶段，按反应物料中SiO₂与CaO重量比1∶0.4-1.2往进行完第一阶段反应的物料中添加模数为2.2至3.4、稀释后碱含量低于3.5%重量百分比的硅酸钠或硅酸钾溶液，在压力大于6MPa/cm²，温度高于160℃，PH值不大于11的条件下进行水热合成反应2小时以上;降温卸压，产物以水洗涤后在105-150℃干燥，粉碎解聚后即得到以硬硅钙石型硅酸钙包敷在链状多孔二氧化硅骨架结构上的复合硅酸钙产品。

本发明的工艺流程可简单表示如下：

硅灰石粉 (加水)/() 浆料 (加无机酸)/() 一段反应 (加可溶性硅酸盐)/() 二段反应→洗涤→干燥→粉碎→成品

上述第一段反应式为：

第二段反应式为：

本发明采用针状晶形天然硅灰石粉为原料，以保留、利用其纤维状针形晶体结构：采用粒度在0.5-44μm之间、白度大于90的原料，是因为粒径太大时，反应不易完全;粒径太小，则反应中不易保留天然矿物原有的结晶形态;白度太低时，杂质含量较高，结晶变形大，难于获得本发明所希望的结构特征，会降低产物的消光性能。

可溶性硅酸盐可选用硅酸钠或硅酸钾，模数在2.2-3.4之间为宜，模数太小，会导致产物中硅钙比降低和生产成本增加;模数大于3.4，会由于在反应初期的酸性条件下，硅酸聚合速度太快，出现凝胶化现象，影响反应的进行。由于硅酸钠易得，且价格便宜，一般采用硅酸钠较合适。

对于第一阶段反应，液固比增大对反应有利，可将液固比控制在4-30之间;考虑到工业生产中设备利用率，液固比调节在4-20之间较为适宜。加入酸的浓度应随反应物液固比的大小来选择调整，一般盐酸可在4-33%重量百分浓度范围内选择，硝酸可在10-80%重量百分浓度内选择。

第一阶段反应温度，可通过加热，调控在室温至沸腾温度之间，反应时间应在2小时以上。通过调节加酸量控制反应物料的PH值不小于3.5;一般在5.5至6.5较为合适，酸度太低或反应时间太短，反应进行得不充分，会导致硅灰石矿物中的钙离子不能完全溶解出来;酸度太高，会导致第二阶段反应刚开始时首先生成过量的硅溶胶，物料中的硅酸钙比不易掌握，难于得到具有本发明所希望的晶体结构的产物。

本发明方法制备的复合硅酸钙由放大80倍的电镜照片可以明显地看出，产物仍保持了天然硅灰石固有的针状晶形结构，而在其外表面包敷了较均匀的聚集物;经X光衍射分析，表明为硬硅钙石型硅酸钙。

按本发明方法制备的复合硅酸钙，既保留了天然硅灰石的针状晶形结构，又改变了其表面性质，大大增加了其表面活性。用于油漆、涂料、橡胶、塑料、制革、纸张作为填充剂时，其消光性能及补强性能均获得满意的效果。

以下说明本发明的实施例：

实施例1