專利名稱：一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣是指平均粒徑在1-100nm之間的碳酸鈣，可作為塑料、橡膠、高分子樹脂等的補強劑，改善產(chǎn)品的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。通常碳酸鈣粒子表面是親水的，在高分子材料中不能很好地分散，需要進行表面改性以改善其與高分子材料的相容性。目前工業(yè)生產(chǎn)上主要采用脂肪醇或脂肪酸作為改性劑提高碳酸鈣的分散性，但分散性仍不能滿足應用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)膠體穩(wěn)定性理論，提供一種可改善其與高分子材料相容性的表面改性納米碳酸鈣的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是第一步在30-80℃條件下，向CaO含量為3-10％的石灰乳濁液中通入20-40％濃度的CO2，當碳化反應完成后，首先加入一種飽和脂肪酸鈉鹽，其用量為碳酸鈣重量的3-6％，攪拌20-180min；第二步繼續(xù)加入一種水溶性的二價金屬鹽，用量為碳酸鈣重量的0.5-2.5％，繼續(xù)攪拌10-120min后，陳化30-400min，過濾，并在30-90℃條件下干燥即得產(chǎn)物。
上述技術(shù)方案中飽和脂肪酸鈉鹽的分子式為CH3(CH2)nCOONa(n＝10，12，14，16，18)，水溶性二價金屬鹽可以是CaCl2、MgCl2、BaCl2和MgSO4。
本發(fā)明的技術(shù)方案中加入長鏈脂肪酸鹽，除了改變粒子表面的親疏水性質(zhì)之外，還可以有效的防止粒子間由于碰撞而產(chǎn)生的粘連；加入可溶性二價金屬鹽，不僅使碳酸鈣粒子表面的電荷增加，使雙電層的穩(wěn)定性提高，而且吸附的二價離子易于和脂肪酸成鍵，從而提高脂肪酸在粒子表面的的吸附量和吸附強度。按本方法制備的納米碳酸鈣在有機溶劑中具有更好的分散性，作為補強劑可以進一步改善塑料、橡膠、高分子樹脂等產(chǎn)品的性能。
實施例1
取100gCaO，加入900ml去離子水，加熱至60℃，充分攪拌下通入35％的CO2，速率為4l/min，反應80min碳化完畢后停止通氣，將6g硬脂酸鈉溶解在100ml溫度為70℃的熱水中后，加入到上述體系中，繼續(xù)攪拌60min后，加入2gCaCl2，20min后停止攪拌、加熱，在室溫下放置350min后，過濾，并在60℃下干燥，得到平均粒徑為80nm的表面改性的立方形納米碳酸鈣。
實施例2取70gCaO，加入930ml去離子水，加熱至40℃，充分攪拌下通入25％的CO2，速率為2l/min，反應200min碳化完畢后停止通氣，將3g棕櫚酸鈉溶解在100ml溫度為50℃的熱水中后，加入到上述體系中，攪拌180min后，加入0.6gMgSO4，90min后停止攪拌、加熱，在室溫下放置40min后，過濾，并在80℃下干燥，得到平均粒徑為90nm長度約為1μm的表面改性的針狀納米碳酸鈣。
實施例3取35gCaO，加入965ml去離子水，加熱至80℃，充分攪拌下通入30％的CO2，速率為1.5l/min，反應70min碳化完畢后停止通氣，將3.6g二十酸鈉溶解在100ml溫度為80℃的熱水中后，加入到上述體系中，繼續(xù)攪拌30min后，加入1.2gBaCl2，60min后停止攪拌、加熱，在室溫下放置120min后，過濾，并在40℃下干燥，得到平均粒徑為40nm的表面改性的立方形納米碳酸鈣。
實施例4將實施例1中的硬脂酸鈉換成十二酸鈉，CaCl2換成MgCl2，其它條件完全相同。
實施例5將實施例1中的硬脂酸鈉換為十四酸鈉，其它條件完全相同。
評價實施例1制備的表面改性的納米碳酸鈣經(jīng)過在正己烷中的沉降實驗(1g碳酸鈣，24ml正己烷)，結(jié)果表明只經(jīng)硬脂酸鈉表面改性處理的納米碳酸鈣其沉降單元直徑為5μm，而經(jīng)硬脂酸鈉和CaCl2先后依次表面改性處理的納米碳酸鈣其沉降單元直徑減小到1.8μm。
實施例2制備的表面改性的納米碳酸鈣經(jīng)過在正己烷中的沉降實驗(1g碳酸鈣，24ml正己烷)，結(jié)果表明只經(jīng)硬脂酸鈉表面改性處理的針狀納米碳酸鈣其沉降單元直徑為36μm，而經(jīng)棕櫚酸鈉和MgSO4先后依次表面改性處理的納米碳酸鈣其沉降單元直徑減小到15μm。
將實施例3制備的表面改性的納米碳酸鈣25g分散在75g鄰苯二甲酸二丁酯監(jiān)測混合物的粘度變化(DV-1型粘度計，上海群昶科學儀器有限公司)，結(jié)果表明混合后粘度為20000mPa.s，兩周內(nèi)粘度僅在20000±2500mPa.s之間變化。而經(jīng)二十酸鈉表面改性處理未經(jīng)BaCl2表面改性處理的40nm立方形碳酸鈣在同樣條件下與鄰苯二甲酸二丁酯混合后其粘度為28000mPa.s，兩周內(nèi)粘度變化范圍為28000±7000mPa.s。
將實施例4制備的表面改性的納米碳酸鈣經(jīng)過在正己烷中的沉降實驗(1g碳酸鈣，24ml正己烷)，結(jié)果表明經(jīng)兩步表面改性處理的80nm立方形納米碳酸鈣其沉降單元直徑為2.1μm。
將實施例5制備的表面改性的納米碳酸鈣經(jīng)過在正己烷中的沉降實驗(1g碳酸鈣，24ml正己烷)，結(jié)果表明經(jīng)兩步表面改性處理的80nm立方形納米碳酸鈣其沉降單元直徑為2.0μm。
權(quán)利要求
1.一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于利用氧化鈣和二氧化碳合成納米碳酸鈣碳化反應后進行兩步活化處理，第一步加入一種飽和脂肪酸鈉鹽，第二步加入一種水溶性二價金屬鹽。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于飽和脂肪酸鈉鹽的分子式為CH3(CH2)nCOONa(n＝10，12，14，16，18)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于水溶性二價金屬鹽可以是CaCl2、MgCl2、BaCl2和MgSO4。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于碳化反應完成后第一步加入的飽和脂肪酸鈉鹽的用量為碳酸鈣重量的3-6％，第二步加入可溶性二價金屬鹽的用量為碳酸鈣重量的0.5-2.5％。
全文摘要
一種表面改性納米碳酸鈣的制備方法，其特點是在以氧化鈣和二氧化碳氣為原料合成納米碳酸鈣碳化反應后進行兩步表面改性處理，第一步是采用飽和脂肪酸鈉鹽作為表面改性劑，其分子式為CH
文檔編號C01F11/18GK1400167SQ01127980
公開日2003年3月5日 申請日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者楊文勝, 周華起, 白玉白, 李鐵津 申請人:長春華起科技(集團)股份有限公司