[发明专利]一种利用三乙醇胺为助剂制备碳酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明属于文石型碳酸钙领域，具体涉及一种利用一种利用三乙醇胺为助剂制备碳酸钙晶须的方法。

背景技术

碳酸钙主要有方解石型、文石型和球霰型三种晶型，但在自然界中大量存在的碳酸钙晶型为方解石晶型。文石型碳酸钙具有针状的特殊结构，即为晶须碳酸钙。

晶须是一种单晶纤维材料，由于晶体结构完整，内部缺陷少致使它的强度远大于目前常用的增强剂，是一种力学性能十分优异的新型复合材料补强增韧剂。能够提高复合材料的强度、伸长性、韧性、硬度、抗张力、抗撕力、抗弯曲、抗龟裂、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性和触变性等。

无机晶须增强塑料和橡胶的历史始于19世纪60年代，由于当时的生产工艺繁杂且晶须的价格昂贵，导致晶须的使用受到很大限制。80年代中期，钛酸钾晶须在日本问世，使得无机晶须在橡塑中的应用获得巨大突破。之后，又有硫酸钙晶须、碳酸钙晶须相继研究成功。

碳酸钙晶须是一种白色无毒、无气味、呈蓬松状的固体粉末。根据碳酸钙晶须的不同性能，碳酸钙晶须主要有以下几个方面的应用。

（1）碳酸钙晶须在增强塑料性能方面的应用。碳酸钙晶须可填充聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛塑料等聚合物，获得具有高光泽度、磨损率低、表面改性及疏油性的塑料产品。在一般塑料中添加碳酸钙晶须可以提高耐热性，同时，由于碳酸钙晶须具有较高的白度，一定程度上可以代替价格昂贵的白色塑料，起到一定的增白作用。此外，由于土壤中含有碳酸钙晶须的基本成分，用碳酸钙晶须作降解塑料的增强填料将不会对环境造成二次污染和危害。

（2）在涂料工业中的应用。碳酸钙晶须可作为颜料填充剂，使得涂料具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，能显著提高涂料的黏度，具有增加触变性，提高涂料的抗开裂、附着力、粘接强度等性能。

（3）在制漆工业中的应用。由于碳酸钙晶须的空间位阻效应，在制漆中，能使配方密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光泽高，而遮盖力却不下降，这一特性使其在涂料工业被大量推广应用。

（4）在橡胶工业中的应用。碳酸钙晶须具有超细、超纯的特点，生产过程中有效控制了晶形和颗粒大小，而且进行了表面改性。因此其在橡胶中具有空间立体结构、又有良好的分散性，可提高材料的补强作用。

（5）在建筑工业上的应用。碳酸钙能够和盐酸发生反应分解成为可溶性物质，吸入的碳酸钙粉尘能在人体内分泌酶的作用下被分解而排出体外，可以用来代替建筑行业常用的纤维状无机填充物。

（6）碳酸钙的其他应用。碳酸钙晶须还具有良好的抗弯曲性能、 尺寸稳定性和热稳定性等, 在汽车、电子电器及医学材料中具有许多优点。

碳酸钙晶须的合成方法主要有：（1）碳酸化法；（2）可溶性钙盐与碳酸盐制备法；（3）Ca(HCO₃)₂加热分解法法；（4）尿素水解法；（5）溶胶凝胶法；（6）超重力反应结晶法；（7）电化学法等。碳酸化法具有设备简单、易操作控制和易实现工业化等优点，能广泛应用于工业生产。

碳酸化法制备碳酸钙晶须先将方解石型碳酸钙煅烧得到活性氧化钙粉末，待氧化钙粉末被充分消化，加入一定浓度的MgCl₂溶液得到悬浊液。将悬浊液充分搅拌并加热至80℃左右，通入一定流量的C0₂气体进行碳酸化反应，生成碳酸钙晶须。实验中当pH值降到7或7以下时，可认为反应结束。将沉淀过滤，并用蒸馏水洗涤至中性，在110℃烘箱中保持6h，待完全干燥后，即可得到碳酸钙晶须。

中国专利CN 1800451 A公开了一种碳酸钙晶须的制备方法，提供了一种利用水溶性高分子聚合物和稀土离子对碳酸钙晶须的控制合成和表面改性，采用水热法，通过尿素高温水解碳酸钙晶须。但是该方法操作繁琐，反应时间长，需添加稀土离子等，造成原料价格昂贵，所制得碳酸钙的晶须的方法不宜推广。

发明内容

本发明旨在利用三乙醇胺制备碳酸钙晶须的方法，制备高长径比的碳酸钙晶须。所要解决的技术问题是提供一种增大晶须产量、操作简便、质量好的碳酸钙晶须的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1. 一种利用三乙醇胺为助剂制备碳酸钙晶须的方法，其特征是，通过对三乙醇胺、蒸馏水混合处理，得到三乙醇胺-水混合溶液体系，将一定量的无水氯化钙，尿素加入含有三乙醇胺-水混合溶液的聚四氟乙烯内衬的反应釜中，充分溶解后，置于80摄氏度的烘箱中反应，冷却过滤、水洗成中性，抽虑烘干，即可制得成品。