[发明专利]胶态碳酸钙链形超细颗粒及其生产方法

说明书

本发明涉及碳酸钙的制备方法，尤其是涉及胶态碳酸钙超细颗粒的制备方法。

近年来，在包括造纸、橡胶与塑料加工以及油墨、涂料、密封胶和其它适用产品制备在内的不同工业领域中，对合成碳酸钙粉末的需要在迅速增长。合成碳酸钙粉末作为颜料使用具有良好的白度，在作为填料被加至上述目的产品中时能够赋予它们以机械强度和耐磨性。

通常通过将CO₂导入Ca(OH)₂的水悬浮液(被称作“石灰乳”)以便使Ca(OH)₂与CO₂反应生成CaCO粒状沉淀来制备合成CaCO₃颗粒。以这种石灰乳的碳酸饱和法得到的CaCO₃颗粒构型通常呈锭状、立方体状或针状。可以通过改变反应条件如Ca(OH)₂悬浮液的浓度、反应温度、反应方式以及使用或未使用添加剂来获得形状与尺寸各异的碳酸钙颗粒。

目前，在橡胶、塑料、涂料、油墨、密封胶和其它工业中，需要使用平均粒径小于0.1μm的合成碳酸钙粉未作为官能填料，平均粒径约为0.04和0.08μm的胶态碳酸钙粉末主要被用作上述材料的表面处理剂。对于高质量的目的产物来说，需要采用高官能填料。虽然平均粒径为约0.02μm的碳酸钙粉末同样得到工业化生产，但是却不能充分满足工业需要。

按照常规方法，呈立方体颗粒状、平均边长约为0.04μm的碳酸钙可以通过将浓度为20-40％(体积)的含CO₂气体以40-100升/分钟速度导入浓度为约3-10％(重)、被保持在约10-20℃的Ca(OH)₂水悬浮液中来制备。上述方法制备的CaCO₃粉末可能并不适用作上述材料的填料，原因在于这些粉末是在脱水、干燥和粉碎之后与大附聚晶体一同被制备的。

一般地，当碳酸钙颗粒的直径减小不到0.1μm时，目的产物的特性如强度与流动性将得到改善。颗粒的附聚亲和力会由于范德瓦尔力的增长而增强。

在用于解决上述问题的另一传统方法中，所制备的碳酸钙颗粒表面被涂敷有脂肪酸、树脂酸和其它化合物以便改善颗粒在目的产品中的分散性。然而，不可能涂敷碳酸钙颗粒表面达到圆满的程度进而获得可以充分满足工业需要的碳酸钙颗粒。

U.S.Pat.No.3443890(C.G.Sisson等人)涉及号称均匀与细微基本粒径的沉淀碳酸钙的制备方法。小于约0.1μm的颗粒由在约0.2-5％(重)糖类或多醇和约0.2-5％活性CO₂化合物存在下由Ca(OH)₂含水悬浮液沉淀而成。

U.S.Pat.No.4,018877(R.D.A.Wood)描述了一种碳酸饱和方法，其中适用于钙离子的形成配合物的试剂于碳酸饱和阶段的CaCO₃初始成核步骤之后和完成碳酸饱和阶段之前被加入Ca(OH)₂水悬浮液中。视具体情况而定，长链脂肪酸或长链脂肪酸盐同样优选在最终碳酸饱和阶段之后被加入。

U.S.Pat.No.4367207(D.B.Vanderhiden)描述了一种方法，其中CO₂被导入含有阴离子有机多磷酸盐聚电解质的氢氧化钙水淤浆中以便得到平均粒径约为0.01-0.03μm的细碎的沉淀CaCO₃。

U.S.Pat.No.5075093(H.Tanada等人)描述了一种石灰乳的二步碳酸饱和法，其中部分地充了碳酸气的石灰乳与含有碱金属碳酸盐或碳酸铵以及碱金属氢氧化物或氢氧化铵的碳酸化水溶液混合以便完成Ca(OH)₂的碳酸饱和过程。得到厚度范围为0.1-0.3μm的具有小片状构造、小片的平面直径为0.5-2μm的颗粒。

本发明的目的之一是提供一种制备不具备上述缺点的胶态碳酸钙超细颗粒的方法。

本发明的另一目的是提供一种制备其平均粒径为0.01μm或更小、平均长度为0.05μm或更长的呈链结构构造的碳酸钙超细颗粒的方法。

本发明的另一目的是提供一种制备由于其稳定的表面而非常稳定的并且因此而无需任何表面处理的以及在目的产物中具备良好的分散质量的碳酸钙超细颗粒的方法。

本发明的另一目的是提供适用作橡胶、塑料、涂料、油墨、密封胶和其它材料的填料的胶态碳酸钙超细颗粒的制备方法。