[发明专利]一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及无机化学技术领域，特别涉及一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用。

背景技术

碳酸氢钠(NaHCO₃)俗称小苏打，它是一种较重要的无机化工产品，广泛地应用于轻工、医药、纺织和精细化工等领域。由于市场的竞争，有些应用对NaHCO₃品质的要求越来越高，例如高分子发泡材料领域。NaHCO₃作为一种无机型发泡剂，具有无毒、分解时吸热、产物CO₂在聚合物中易溶解扩散等优点。因此，在发泡剂领域，尤其是需要注意安全的领域(如需要与食品或人体接触)，NaHCO₃发挥着重要的作用。

目前，国内外普遍采用碳酸钠(Na₂CO₃)和CO₂反应制取NaHCO₃，分为气-固相法和气-液相法。NaHCO₃在结晶时，由于晶体可以非常快速地生长，因此容易产生大颗粒产品，尽管对产品进行机械法细化，绝大部分粒径仍只能达到60～100目。使用大粒径的NaHCO₃作为发泡剂，只能获得大孔径的发泡材料。众所周知，泡孔越大，发泡材料力学等方面的性能均越差。而微孔发泡材料，由于微孔的尺寸比聚合物材料内部的缺陷尺寸要小，因此发泡后虽然密度下降了，但力学性能下降很少，甚至有些指标(如冲击强度)会大幅提高，而且会大幅度降低聚合物的导热系数，提高发泡材料的保温隔热隔音效果，这些特性均有极高的应用价值。

要制备微孔发泡材料，需要粒径小的发泡剂。但获得粒径小的NaHCO₃并非易事。近年来，专门对NaHCO₃粒度细化方面的研究报道较少。李懋强利用溶液喷雾蒸发工艺制备了NaHCO₃粉料，所制出的粉料粒度小、呈球形，粉料直径分布在0.8～20μm之间，其中小于10μm的颗粒占92％。张玉倩采用了直接冷冻、真空蒸发冷冻和喷雾冷冻三种冷冻干燥法制备了超细NaHCO₃，其中以喷雾冷冻效果最好，粉料粒度为2.26μm。虽然采用上述方法可以制备出粒径小的NaHCO₃粒子，但其粒径仍为微米级别。因此，如何提供一种尺寸更小的NaHCO₃粒子成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳酸氢钠及其制备方法以及碳酸氢钠在发泡材料中的应用。本发明通过气泡液膜法制备出小粒径碳酸氢钠，方法简便，成本低。本发明提供的碳酸氢钠尺寸为纳米级别，与市售碳酸氢钠相比，尺寸更小，分解温度更低。

本发明提供了一种碳酸氢钠的制备方法，包括以下步骤：

(1)将NaHCO₃与水、纳米SiO₂和增稠剂混合得到混合溶液；

(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与发泡剂混合，得到气泡液膜；

(3)将步骤(2)得到的气泡液膜干燥，得到碳酸氢钠。

优选的，所述步骤(1)中水的体积与NaHCO₃和纳米SiO₂的质量比为：100mL:(8～12)g:(8～14)g。

优选的，所述步骤(1)中增稠剂与水的体积比为1:(10～50)。

优选的，所述步骤(2)中发泡剂与水的体积比为(3～6):50。

优选的，所述纳米SiO₂的粒径为10～100nm。

优选的，所述增稠剂为水性增稠剂。

优选的，所述发泡剂为表面活性剂类发泡剂。

优选的，所述步骤(3)中的干燥温度为45～55℃，干燥时间为10～14h。

本发明还提供了按照一种上述制备方法制备的碳酸氢钠，所述碳酸氢钠尺寸为纳米级别。

优选的，所述碳酸氢钠呈片状结构，尺寸为：长200～400nm，宽60～100nm。

优选的，所述碳酸氢钠中还含有纳米SiO₂。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的或按照上述制备方法制备的碳酸氢钠在发泡材料中的应用。