[发明专利]一种分散剂、其制备方法及其在纳米碳酸钙分散中的应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料、分散技术领域，具体涉及了一种分散剂及其制备方法，以及其在纳米碳酸钙分散中的应用。

背景技术

纳米材料是近年来兴起的一种全新功能材料，它以微小的粒径和独特的效应而具有与众不同的性质，在很多领域都有良好的应用前景。纳米碳酸钙是指碳酸钙粉体至少有一维粒度控制在1～100nm之间的碳酸钙分子聚合体，其粒子尺度处于团簇分子和宏观物体交替的过渡区域，单个的纳米碳酸钙原生粒子(也称一次粒子)用肉眼甚至用普通的光学显微镜都是无法看到的，必须使用高分辨率的电子显微镜才能看清楚其结构与形状。纳米碳酸钙所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面表现出与普通轻质碳酸钙不同的或反常的物理、化学特性，例如：增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用方面的特殊性能。随着对纳米碳酸钙应用研究的深入而逐渐被人们撩开了其神秘面纱，极大地激发了国内外广大科技人员的研究兴趣。

与此同时纳米碳酸钙是目前少数几种能规模化工业生产的纳米材料之一，其产量大，价格相对较低，因而为其实际应用创造了条件。但由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其表面极性大，表面能高，容易吸附而发生团聚，形成二次粒子，其粒径变大而最终失去纳米粒子所具有的特殊功能。这些不利的团聚现象严重影响了其作为纳米粒子优点的发挥，对纳米碳酸钙的实际应用造成了很大的局限性。因此，急需开发出一种分散剂来解决纳米碳酸钙的分散问题。

中国发明专利“高固含量低粘度纳米碳酸钙悬浮和再悬浮制备方法”(CN101967000A)公开了一种高固含量低粘度纳米碳酸钙悬浮和再悬浮制备方法。此发明使用经表面改性的活性纳米碳酸钙为原料，制备高固含量低粘度的阳离子型、阴离子型纳米碳酸钙悬浮浆料，高固含量浆料加水稀释可以制得任意低浓度的悬浮稳定浆料，采用特殊的工艺将高固含量悬浮浆料干燥、粉碎后可以得到在水中可再悬浮的纳米碳酸钙粉体。所得产品制备工艺简单，储存稳定性好，可以按客户需求定制，使用范围广泛。但该专利并未提及纳米碳酸钙粉体材料在水溶液中分散后的纳米碳酸钙的粒径大小，且该专利实施起来比较复杂，还需要皂化等反应。

中国发明专利“纳米碳酸钙的包覆改性材料及其改性方法”(CN 101671493B)公开了羧基聚合物对纳米碳酸钙的包覆改性方法，此发明采用羧基丁苯聚合物或羧基聚丁二烯，通过直接共混的方法对纳米CaCO3进行包覆改性，包覆后的浆料过滤，滤饼烘干，即可获得产品。包覆后的粒子棱角钝化并且接近球形，不容团聚，稳定性好。表面由亲水变为亲油，在非极性溶剂中的分散性得到改善。该发明是对纳米碳酸钙进行表面改性或包覆，工艺较为复杂，要用到球磨机等机器，且该发明并未提及纳米碳酸钙粉体材料在水溶液中分散后的纳米碳酸钙的粒径大小。

中国发明专利“水性高含量纳米碳酸钙分散体及其制备方法”(申请号：201110448717.9)公开了一种水性高含量纳米碳酸钙分散体及其制备方法，其由以下按总质量百分比计的各组分组成：纳米碳酸钙含量为40.0～60.0wt.％，表面改性剂含量为5.0～10.0wt.％，润湿剂含量为2.0～6.0wt.％，分散剂含量为6.0～15.0wt.％，功能添加剂含量为5.0～10.0wt.％，pH值调节剂含量为0.2～0.5wt.％和余量去离子水；其分散剂由三种单体相互聚合反应而成。在涂料领域纳米碳酸钙粉末可被该分散体等质量取代，并且极易分散，提高了涂料的耐碱性、耐水性、耐沾污性、耐洗刷性等多方面性能。但此发明得到的是水溶性高含量纳米碳酸钙分散体。

中国发明专利“一种在水溶液中分散纳米碳酸钙粉体材料的方法”(申请号：201310270211.2)公开了一种在水溶液中分散纳米碳酸钙粉体材料的方法，由1～2：2～4：2～4的质量比称取十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种的混合物、OP-10乳化剂或OP-7乳化剂和十六烷基三甲基溴化铵，由以上三者共同组成分散剂；再将纳米碳酸钙粉体1～50、生物聚合物3～5和高粘羧甲基纤维素、复合分散剂5～10在搅拌下按照上述质量比加入水中，搅拌20min后超声此水溶液，得到的纳米碳酸钙粉体粒径在100nm以内。但此发明应用的分散剂配比较复杂，同时还需添加稳定剂，这么多种分散剂的复配应用将会导致纳米碳酸钙水体系出现大量气泡，为今后的应用造成了阻碍。

发明内容

针对现有技术中纳米碳酸钙分散工艺复杂，分散后因各种添加剂的引入，影响后续使用，以及分散后粒径仍未达到纳米级别等问题。本发明提供了一种分散剂、其制备方法及其在纳米碳酸钙分散中的应用。