[发明专利]一种具有化学活性的纳米碳酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有化学活性的纳米碳酸钙的制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是指粒径小于100nm的超细微碳酸钙粉体，而活性纳米碳酸钙是指纳米碳酸钙经表面有机处理后由亲水性变为亲油性的化工产品，由于该产品在有机或者高分子材质中具有良好的相容性和分散性，因此其被广泛地用于塑料、橡胶和胶粘剂等领域。

目前对于纳米碳酸钙的表面改性主要是采用高级脂肪酸类和钛酸酯偶联剂类等产品，虽然这些改性剂能够在纳米碳酸钙表面形成较好的包覆，使得改性后的碳酸钙产品具有较好的亲油性，提高其在下游产品的相容性，但由于通常这些改性剂都只有单官能团，或者缺少活泼的双键基团，因此包覆后的碳酸钙产品几乎没有化学反应活性，这使得纳米碳酸钙在很多领域只能作为一种填充性而非功能性填料来应用，这不仅影响了纳米碳酸钙在下游产品中的性能，而且也大大限制了纳米碳酸钙的应用领域

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足，提供一种可提高纳米碳酸钙与有机高分子材料下游产品的相容性，提高产品的应用性能的具有化学活性的纳米碳酸钙的制备方法。

本发明是这样实现的：依次包括如下步骤：

(1)在质量浓度为6～10％的Ca(OH)₂悬浊液中，通入含有10～80％体积浓度的CO₂气体，流量为30～100m³/h，控制反应温度10～50℃，连续碳化至pH为6～7.5，生成纳米级的立方碳酸钙；

(2)将含有多官能团的胶乳中的一种或两种用水稀释混合到一定比例配成改性剂待用；

(3)将纳米碳酸钙浆料加热至55～85℃，加入上述改性剂，改性剂的加入量以碳酸钙质量的1.0～8.0％计，恒温改性处理时间为0.5～4小时，随后将浆料过滤，干燥，即获得具有化学活性的纳米碳酸钙。

所述的含有多官能团的胶乳是指羧基丁苯胶乳、阳离子丁苯胶乳、聚醋酸乙烯酯乳、苯丙乳中的一种或一种以上混合物。

步骤(2)中所用含有多官能团的胶乳的初始固含量为30～70％，稀释后改性剂的固含量为10～30％。

步骤(3)中的干燥温度为95～155℃。

该方法在传统低温碳化沉淀法的基础上，采用了具有多官能团的胶乳作为改性剂，通过该改性剂对纳米碳酸钙的表面处理，不仅提高了纳米碳酸钙与有机高分子材料等下游产品的相容性，而且由于其表面包覆的高分子链中含有活泼的碳碳双键，因而使得该产品具有真正意义上的化学活性，提高了产品的应用性能。本发明生产的具有化学活性的纳米碳酸钙粒子在30～60nm之间可控，在橡胶领域能够明显提高橡胶轮胎的密闭性，在塑料中能显著够提高成品的拉伸强度，并且大大改善其分散性能，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1

在25立方米的反应釜中加入20立方米质量浓度为8％的氢氧化钙浆料，反应起始温度为10℃，通入二氧化碳体积浓度为30％的窑气进行碳化反应，至pH到7.0左右反应结束，得到均匀分散的纳米碳酸钙浆料待用。

将100公斤固含量为50％的羧基丁苯胶乳加水稀释一倍，缓慢加入到已升温至80℃的纳米碳酸钙浆料中，搅拌均匀，恒温处理2小时，将处理后的浆料过滤、110℃干燥，即获得具有化学活性的纳米碳酸钙。该产品能显著增加塑料制品的拉伸强度。

实施例2

在25立方米的反应釜中加入20立方米质量浓度为8％的氢氧化钙浆料，反应起始温度为10℃，通入二氧化碳体积浓度为30％的窑气进行碳化反应，至pH到7.0左右反应结束，得到均匀分散的纳米碳酸钙浆料待用。

将100公斤固含量为50％的阳离子丁苯胶乳加水稀释一倍，缓慢加入到已升温至65℃的纳米碳酸钙浆料中，搅拌均匀，恒温处理2小时，将处理后的浆料过滤、110℃干燥，即获得具有化学活性的纳米碳酸钙。该产品能显著增加塑料制品的拉伸强度。

实施例3

在25立方米的反应釜中加入20立方米质量浓度为8％的氢氧化钙浆料，反应起始温度为10℃，通入二氧化碳体积浓度为30％的窑气进行碳化反应，至pH到7.0左右反应结束，得到均匀分散的纳米碳酸钙浆料待用。

将60公斤固含量为50％的羧基丁苯胶乳和30公斤苯丙乳混合均匀，加水稀释一倍，缓慢加入到已升温至65℃的纳米碳酸钙浆料中，搅拌均匀，恒温处理2小时，将处理后的浆料过滤、110℃干燥，即获得具有化学活性的纳米碳酸钙。该产品在橡胶中具有较好的分散性，并能显著提高橡胶轮胎的密闭性。

实施例4