[发明专利]碳酸钙分散颗粒的制备方法

说明书

本发明的领域

本发明涉及沉淀碳酸钙。具体地说，本发明涉及一种制备各种粒度的棱形碳酸钙的分散颗粒的方法，是通过在有糖类或者多糖类和任选的其它金属离子存在情况下碳酸化石灰水基浆料而制备的。

本发明的背景技术

沉淀碳酸钙(PCC)一般通过用含二氧化碳的气体碳酸化氢氧化钙水基浆料，同时控制温度生成平均粒度约为0.5微米到10微米的碳酸钙颗粒来制备。也可采用加热熟化作为得到最终产物的粒度和粒度分布的手段。这种碳酸钙产物可用作纸的填料、涂层纸的颜料，涂料和聚合物应用中的颜料，还发现可被用于制药工业。

当尝试生产平均粒度小于0.5微米的沉淀碳酸钙时，必须使用低浓度的氢氧化钙、低温，有时是低浓度的粒度控制剂。但是，大多数方法仍存在控制的困难，并且无法预测碳酸钙的粒度。

现已发现了一种现有技术无法预计的新的改进方法，用于选择性地制备粒度约为0.5微米到约0.018微米的分散碳酸钙颗粒。

本发明的目的是提供一种简单的可预测的方法，用于制备具有宽范围粒度的碳酸钙颗粒。本发明的另一个目的是提供一种碳酸钙产品，它特别适合用于涂料、塑料、医药和造纸工业。本发明的这些和其它目的在下面的说明书中详细地说明。

现有技术

US5332564公开了一种用于生产菱形或者桶状PCC的方法，包括在蔗糖的水溶液中熟化生石灰生成熟石灰浆料，在40～80°F采用含有二氧化碳的气体碳酸化生成的石灰浆料，直至约为中性(pH7～8)使SSA为2～20m²/g。

US4237147公开了一种制备用于生产碳酸饮料的干碳酸化饮料浓缩物的方法，它包括(a.)无定形碳酸钙和(b.)无水无毒酸，其量为能从无定形碳酸钙中释放出全部二氧化碳。在碳酸钙的沉淀中采用糖，结果生成处于不规则凝聚颗粒边缘的微粒。

US4018877记载了一种用于生成碳酸钙的改进方法，它是通过在“初级成核步骤”过程中或者之后将配合剂加入到碳酸钙浆料中。这种配合剂选自蔗糖或者葡萄糖。

US3443890记载了一种用于生产沉淀碳酸钙的方法，它是在有糖类和第二种选自由活性SiO₂化合物组成的活性化合物存在情况下碳酸化氢氧化钙水基浆料。

US2467082记载了一种生产白垩的方法，是在制糖甜菜残渣提取物存在情况下碳酸化氢氧化钙水基浆料。

US2188633记载了糖类和聚乙烯醇作为氢氧化钙水基浆料在碳酸化形成碳酸钙产物之前的添加剂的用途。

如上所述，没有一个专利文献建议单独采用蔗糖或者与硫酸铝(矾)结合使用以及在碳酸化过程中控制氢氧化钙浆料的温度，这正是本发明所达到的。

                   本发明的概述

在这种用于制备比表面约为10～120m²/g的分散棱形碳酸钙颗粒的新方法中，单独采用或者与其它金属离子结合采用糖类或多糖类来确定粒度。

这种碳酸钙产物可用作涂料和塑料工业的颜料，涂层纸的颜料和造纸的填料。

                 本发明的详细说明

我们已经发现：通过在约8～64℃的温度下碳酸化含有糖类或多糖类或者糖类或多糖类和一种金属离子的石灰水基浆料来沉淀碳酸钙，必然生成比表面(SSA)在约10～约120m²/g范围内的所需的方解石产物。

因此，本发明涉及一种用于制备棱形碳酸钙的分散颗粒的方法，包括将二氧化碳通入到含有糖类或多糖类以及任选地一种金属离子的氢氧化钙浓度为约1～30重量％的水基浆料中。这种优选的方法需要采用约0.1～5.0重量％的糖类或多糖类以及任选地0.1～5.0重量％的金属离子，从在8～64℃的温度下通入二氧化碳开始并持续通入直至碳酸钙沉淀基本完全。

氢氧化钙的浓度优选地为约5～25重量％。氢氧化钙中蔗糖的量更优选地为0.5重量％，或者氢氧化钙中蔗糖和矾的量分别为0.5重量％和4.0重量％。在碳酸化的过程中剧烈搅拌，该反应应该不超过80或者90分钟来完成。

本发明所用的糖类或多糖类选自蔗糖、葡萄糖、果糖、生糖、糖浆、树胶、淀粉和其它自然界类似的有机化合物。糖类或多糖类优选地是蔗糖。各种无机金属氧化物，特别是形成凝胶的金属，如SiO₂、MnO、ZnO、ZrO₂和Al₂O₃可用于本发明的方法。优选的金属离子是Al₂O₃(矾)。