[发明专利]一种降解塑料专用纳米碳酸钙的制备技术

说明书

本发明公开了一种降解塑料专用纳米碳酸钙的制备技术，包括以下步骤：1、将浓度为10‑15％的氢氧化钙浆液加热至温度20‑25℃，然后加入复合晶型控制剂A；2、将步骤1所得浆料输送至膜分散碳化装置进行碳酸化反应至pH降低到9.0时，加入复合晶型控制剂B，并继续碳化反应至pH≤7.0；3、采用改性剂对步骤2所得的浆料进行表面活化改性，4、将步骤3的浆液进行压滤脱水、烘干、粉碎分级即可。本发明所得纳米碳酸钙能够与降解塑料体系具有很好的相容性，同时制备方法生产成本低，有利于工业化的生产应用。

技术领域

本发明涉及碳酸钙制备技术领域，具体涉及一种降解塑料专用纳米碳酸钙的制备技术。

背景技术

随着各地限塑令的紧缩，以PLA、PBAT为主的生物可降解环保材料迎来的新的发展和机遇。生物可降解塑料是指一类可在工业或城市堆肥设施中，通过微生物作用，分解成二氧化碳和水的高分子材料。按照合成的方式与原料来源的不同，生物可降解塑料可以分为生物基可降解塑料和石油基可降解塑料。但以现有的技术而言，PLA、PBAT等主体材料因缺乏足够的韧性和挺性而难以在现实使用中进行大量推广。常规的纳米材料如二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、硫酸钡等由于缺乏可降解性和环保性，在降解塑料领域的应用备受质疑。

纳米碳酸钙是一种无毒、环保的可降解无机材料，在聚合受到应力作用时，纳米粒子与聚合物基体材料的脱粘能够引发空洞化而吸收能量，从而可以有效改善复合材料的力学性能，是降解塑料中最有应用前景的一款增强增韧改性剂。但普通纳米碳酸钙由于制备技术的限制，形貌一般为立方体状，粒径仅能控制在 40-80nm之间，在降解塑料体系容易引发聚合物分子链的异相结晶，从而导致材料降解速率下降。此外，纳米碳酸钙由于缺乏良好的表面改性技术，粒子团聚力强，难以在降解基质中得到有效的分散，基体材料的塑形变形能力非常有限，难以发挥有效的纳米补强增韧效应。这就要求在纳米碳酸钙制备技术上进一步优化改进。

中国发明专利CN112646235公开了一种用于可降解塑料薄膜的新型纳米碳酸钙及其制备方法，包括以下重量份的原料：碳酸钙7-10份，氧化钙3-5，石墨烯3-9份，三元乙丙橡胶3-7份，偶联剂2-6份，活化剂8-14份，离子液体1-5 份，聚乙烯蜡碳酸钙母粒3-8份，水适量。该专利公开的技术难以被人接受和认可，更多地像拼接乱凑的助剂混搭，作为化工技术人员应该清楚，氧化钙会与水发生剧烈化学反应，而三元乙丙橡胶、聚乙烯蜡碳酸钙母粒均具有较高的熔点，它们将以何种形式与碳酸钙混合也不得而知。

综上所述，在降解塑料领域，尚未有相关的纳米碳酸钙制备技术方案报道。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种降解塑料专用纳米碳酸钙的制备技术，所得纳米碳酸钙能够与降解塑料体系具有很好的相容性，同时制备方法生产成本低，有利于工业化的生产应用。

本发明基于如下原理制备：

在纳米碳酸钙的晶型成型阶段分步采用不同晶型控制剂对纳米碳酸钙的晶体形貌进行取向控制，抑制{104}晶面的均匀生长，从而可获得长径比大于1 的纳米碳酸钙晶体，在降解塑料体系中有利于抑制成核效应，降低降解复合塑料的结晶度，提高其降解速率；在表面处理技术方面，在于降解塑料相容性较好的聚醚分子链上探索多功能团接枝技术，一方面要有足够的羧基能够参与碳酸钙表面化学包覆反应，另一方面需要与降解塑料的第二体系淀粉具有良好的物理相容或化学反应性，从而能够促进降解塑料/淀粉/纳米碳酸钙形成一个具有良好界面作用的三元混合体系，从而起到纳米粒子的增强增韧作用。

本发明采用如下技术方案：

一种降解塑料专用纳米碳酸钙的制备技术，包括以下步骤：

1)将氧化镁含量小于0.3％的石灰石置于立窑煅烧，煅烧温度控制 950-1150℃之间；煅烧完后将石灰与自来水按1：5质量比进行消化反应，经旋液分离器过筛除杂后得到氢氧化钙浆液；