[发明专利]一种纳米碳酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种形貌可控的纳米碳酸钙的制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是一种新型超细固体材料。它不仅具有普通碳酸钙的增加产品体积，降低产品成本的作用，还具有优秀的补强与半补强性，成为一种优异的功能材料。目前已知的纳米碳酸钙制备方法对生石灰质量要求较高(通常95％以上)，成本较高，难以大面积推广，从而限制了纳米碳酸钙工业的发展。其次纳米碳酸钙的形貌是决定其应用性能的一个重要因素，如何做到形貌可控是合成纳米碳酸钙的关键技术，而对各种形貌纳米碳酸钙的制备往往采用不同的工艺路线和设备，设备投资规模大，且工艺成本高，条件苛刻、性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米碳酸钙的制备方法。

本发明是一种纳米碳酸钙的制备方法，其步骤为：

①先将工业氧化钙加到60℃～70℃的热水中恒温搅拌生成Ca(OH)₂悬浮液，工业氧化钙与水的质量比为6/100～8/100，经200～300目网筛过筛分离除渣、陈化，控制悬浮液浓度为4％～9％。

②在搅拌状态下，加入易溶于水的晶形控制剂，以控制碳酸钙产物的形貌和结构，晶形控制剂的加入量为Ca(OH)₂悬浮液的0.1％～2％。

③在上述悬浮液中通入二氧化碳和空气的混合气体，其中的二氧化碳的比例为25～40％，进行碳化反应，碳化反应的温度为12～18℃；搅拌速度为300r/min～500r/min。

④在上述反应过程中加入分散剂，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，或者十二烷基磺酸钠，或者焦磷酸钠，分散剂的加入量为Ca(OH)₂悬浮液的0.1～0.3％，当悬浮液的PH降为6.8～7.2时停止反应，过滤，烘干即可得到产品。

本发明是以工业生产的普通石灰(氧化钙含量90％-95％)为原料，在基本相同的工艺操作条件下，通过在反应过程的不同时段加入不同的无机晶形导向剂及分散剂的操作来制备不同形貌的优质超微碳酸钙。以硫酸为晶形导向剂制备球形纳米碳酸钙，以六偏磷酸钠为晶形导向剂制备针状纳米碳酸钙；以焦磷酸钠为晶形导向剂制备片状纳米碳酸钙。反应过程所用晶形控制剂价格低，用量少。本发明方法制备的纳米碳酸钙其形貌整体统一、分散性较好。球状产品的粒径为30～40nm。针状产品长径比为15～20，径向约为20～30nm。片状产品平面平均大小0.2μm×0.12μm(长×宽)。

附图说明

图1为实施例1所得球状产品的透射电镜图，图2为实施例2所得针状产品的透射电镜图，图3为实施例3所得片状产品的透射电镜图。

具体实施方式

实施例1

先将一定量的煅烧后生成的工业氧化钙加入到60℃热水中恒温搅拌生成Ca(OH)₂悬浮液，工业氧化钙与水的质量比为6/100，经200目过筛分离除渣、陈化，取5L上述悬浮液，控制浓度为5％，在搅拌状态下加入晶形控制剂0.1mol/L的硫酸60mL，在上述悬浮液中通入二氧化碳体积含量为30％的二氧化碳和空气的混合气体，进行碳化反应，碳化反应的温度控制为16℃，搅拌速度为300r/min，在反应过程中加入分散剂焦磷酸钠5.3g，当悬浮液的PH降为6.8时停止反应，进行过滤，在60℃烘干即可得到球形的纳米碳酸钙，平均粒径40nm。图1所示为产品的透射电镜照片。

实施例2

先将一定量的煅烧后生成的工业氧化钙加入到70℃热水中恒温搅拌生成Ca(OH)₂悬浮液，工业氧化钙与水的质量比为7/100，经250目网筛过筛分离除渣、陈化，取5L上述悬浮液，控制浓度为8％，在搅拌状态下在搅拌状态下加入晶形控制剂六偏磷酸钠7g，在上述溶液相中通入二氧化碳体积含量为30％的二氧化碳和空气的混合气体，进行碳化反应。碳化反应的温度控制为15℃；搅拌速度为400r/min，在反应过程中加入分散剂十二烷基苯磺酸钠8g，当悬浮液的PH降为7.0时停止反应，过滤，在70℃烘干即可得到针状的纳米碳酸钙粒子，针状产品长径比为15-20，径向约为20-30nm。产品透射电镜照片见说明书附图。

实施例3