專利名稱：微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)復(fù)合粉粒體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
普通沉淀法生產(chǎn)的碳酸鈣顆粒形貌為紡錘狀，粒徑(長(zhǎng)軸)1-3微米，雖分散性良好但只能用作橡、塑制品的填充劑。納米級(jí)活性碳酸鈣由于其良好的力學(xué)性能，在塑溶膠和硅酮膠得到廣泛和大量的應(yīng)用，但在塑料制品和橡膠制品應(yīng)用不理想，影響它應(yīng)用的原因是，由于納米級(jí)活性碳酸鈣表面能高，團(tuán)聚嚴(yán)重，而目前的塑料、橡膠加工生產(chǎn)線無(wú)法將納米級(jí)活性碳酸鈣的粉體均勻的分散混和在樹(shù)脂中，本發(fā)明就是將納米粉體的高表面電性和活性與大粒子粉體通過(guò)化學(xué)方法的復(fù)合，制造出的粉體分散性良好又具備高表面電性和活性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的納米級(jí)活性碳酸鈣在塑料制品和橡膠制品應(yīng)用不理想的不足，本發(fā)明提供了一種微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法，該方法的步驟如下
a、制取氫氧化鈣質(zhì)量百分比濃度10% 20%氫氧化鈣懸濁液；
b、將步驟a的氫氧化鈣懸濁液降溫至攝氏38 42度；
C、將二氧化碳濃度配制在體積百分比28%-35%內(nèi)，將配制的二氧化碳?xì)怏w注入氫氧化鈣懸濁液中；控制二氧化碳?xì)怏w的注入量，使氫氧化鈣懸濁液在I. 5-2. 5小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到
6.0-7. 0，使氫氧化鈣懸濁液經(jīng)碳化反應(yīng)成碳酸鈣懸濁液；
d、將碳酸鈣懸濁液，移入陳化罐內(nèi)，陳化24小時(shí)，在這24小時(shí)內(nèi)注入小流量二氧化碳?xì)怏w，使?jié){體PH維持在6. 5-7. O ；
e、將經(jīng)過(guò)陳化的碳酸鈣懸濁液冷卻至攝氏30度；
f、將冷卻碳酸鈣懸濁液注入帶攪拌碳化反應(yīng)器中，碳化反應(yīng)器有效容積為15立方米， 設(shè)有移熱裝置，PH、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，外殼保溫，碳化反應(yīng)器二氧化碳流量可控調(diào)節(jié)；
g、在已注入碳酸鈣懸濁液帶攪拌碳化反應(yīng)器中再注入氫氧化鈣質(zhì)量百分比10%濃度，溫度為攝氏30度的氫氧化鈣懸濁液，氫氧化鈣質(zhì)量與碳酸鈣懸濁液中碳酸鈣質(zhì)量比為 1:10-1:5 ；
h、加入結(jié)晶控制劑，材料是其一種或者多種，加入量為上述10%濃度氫氧化鈣懸濁液中氫氧化鈣質(zhì)量的O. 50%---1. 20% ；
i、在碳化反應(yīng)器注入濃度體積百分比為28%-35%的二氧化碳?xì)怏w，并打開(kāi)攪拌，使?jié){體在I. 0-2. O小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到6. 5-7. O.
J、將該漿體脫水、干燥即可取得復(fù)合粉粒體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括結(jié)晶控制劑為蔗糖、硫酸、硫酸鹽等一種或多種。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明是將50-60納米的立方體碳酸鈣粒子搭載在1-3微米紡錘狀沉淀碳酸鈣大粒子上，這種復(fù)合粉粒體具有微米級(jí)粉體的優(yōu)良分散性，又具有納米粉體的高表面能和活性，該粉體具有廣泛的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是透射電子顯微鏡照片。圖2為碳化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、二氧化碳?xì)馄浚?、氮?dú)馄浚?、轉(zhuǎn)子流量計(jì)，4、壓力表，5、PH計(jì)、6、溫度計(jì)，
7、攪拌機(jī)，8、碳化反應(yīng)器，10、變量泵，11、冷水機(jī)組，12、出料閥，13、冷水槽，14、投料口，15、
移熱裝置。
具體實(shí)施例方式如圖I是透射電子顯微鏡照片，一種微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法，是將50-60納米的立方體碳酸鈣粒子搭載在1-3微米紡錘狀沉淀碳酸鈣大粒子上，這種復(fù)合粉粒體具有微米級(jí)粉體的優(yōu)良分散性，又具有納米粉體的高表面能和活性。本發(fā)明的制造步驟和工藝要求
I、制取濃度20%氫氧化鈣懸濁液(氫氧化鈣質(zhì)量百分比濃度)。制取濃度20%和10%氫氧化鈣懸濁液，必須清除雜質(zhì)。2、將濃度20%氫氧化鈣懸濁液降溫至攝氏40度，正負(fù)攝氏2度。3、將二氧化碳濃度配制在體積百分比28%_35%以內(nèi)。4、將配制二氧化碳?xì)怏w注入氫氧化鈣懸濁液中。5、控制二氧化碳?xì)怏w的注入量，使氫氧化鈣懸濁液在I. 5-2. 5小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到
6.0-7. 0，使氫氧化鈣懸濁液經(jīng)碳化反應(yīng)成碳酸鈣懸濁液。6、將碳酸鈣懸濁液，移入陳化罐內(nèi)，陳化24小時(shí)，在這24小時(shí)內(nèi)要注入小流量二氧化碳?xì)怏w，使?jié){體PH維持在6. 5-7. O。7、將經(jīng)過(guò)陳化的碳酸鈣懸濁液冷卻至攝氏30度。8、將冷卻碳酸鈣懸濁液注入帶攪拌碳化反應(yīng)器中。碳化反應(yīng)器有效容積為15立方米，要有移熱裝置，PH、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，外殼要保溫。碳化反應(yīng)器二氧化碳流量應(yīng)可控調(diào)節(jié)。9、在以注入碳酸鈣懸濁液帶攪拌碳化反應(yīng)器中再注入10%濃度溫度為攝氏30度的氫氧化鈣懸濁液(氫氧化鈣質(zhì)量百分比濃度)，數(shù)量是氫氧化鈣質(zhì)量比碳酸鈣懸濁液中碳酸隹丐質(zhì)量比為1:10-1:5。10、加入結(jié)晶控制劑，結(jié)晶控制劑必須用水充分溶解。結(jié)晶控制劑可用蔗糖、硫酸、
硫酸鹽等一種或多種。11、在碳化反應(yīng)器注入濃度體積百分比為28%_35%的二氧化碳?xì)怏w，并打開(kāi)攪拌， 使?jié){體在I. 0-2. O小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到6. 5-7. O.12、將該漿體脫水、干燥即可取得復(fù)合粉粒體。本技術(shù)采用的是碳化法，即氫氧化鈣懸濁液與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈣，碳化過(guò)程是碳酸鈣納米顆粒形成過(guò)程，其反應(yīng)方程式
Ca (QiI)2 +CO2 -CaCO3 +H2O
本技術(shù)就是將納米級(jí)碳酸鈣搭載在普通紡錘狀碳酸鈣顆粒上，形成一種新的復(fù)合粒子，這種新的復(fù)合粒子具有新的實(shí)用功能。制備過(guò)程分為兩個(gè)步驟
第一步制取1-3微米紡錘狀碳酸鈣顆粒。I、制取濃度20%氫氧化鈣懸濁液(氫氧化鈣質(zhì)量百分比濃度)。制取濃度20%和10% 氫氧化鈣懸濁液，必須清除雜質(zhì)。2、將濃度20%氫氧化鈣懸濁液降溫至攝氏40度，正負(fù)攝氏2度。3、將二氧化碳濃度配制在體積百分比28%_35%以內(nèi)。4、將配制二氧化碳?xì)怏w注入氫氧化鈣懸濁液中。5、控制二氧化碳?xì)怏w的注入量，使氫氧化鈣懸濁液在1.5-2. 5小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到 6. 0-7. 0，使氫氧化鈣懸濁液經(jīng)碳化反應(yīng)成碳酸鈣懸濁液。第二步在1-3微米紡錘狀碳酸鈣顆粒表面衍生一層50-60納米立方體碳酸鈣顆粒。I、將第一步已制成的碳酸鈣懸濁液，移入陳化罐內(nèi)，陳化24小時(shí)，在這24小時(shí)內(nèi)要注入小流量二氧化碳?xì)怏w，使?jié){體PH維持在6. 5-7. O。2、將經(jīng)過(guò)陳化的碳酸鈣懸濁液冷卻至攝氏30度。3、將冷卻碳酸鈣懸濁液注入帶攪拌碳化反應(yīng)器中。碳化反應(yīng)器有效容積為15立方米，要有移熱裝置，PH、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，外殼要保溫。碳化反應(yīng)器二氧化碳流量應(yīng)可控調(diào)節(jié)。如圖2所示，所述碳化反應(yīng)器8上設(shè)有移熱裝置15、PH計(jì)5和溫度計(jì)6，所述碳化反應(yīng)器8內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)7，所述二氧化碳?xì)馄縄和氮?dú)馄?通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)3和壓力表4連接碳化反應(yīng)器8，所述碳化反應(yīng)器8的一端設(shè)有投料口 14，另一端設(shè)有出料閥12，所述碳化反應(yīng)器8通過(guò)變量泵10與冷水槽13連接，所述冷水槽13上設(shè)有冷水機(jī)組11。4、在以注入碳酸鈣懸濁液帶攪拌碳化反應(yīng)器中再注入10%濃度溫度為攝氏30度的氫氧化鈣懸濁液(氫氧化鈣質(zhì)量百分比濃度)，數(shù)量是氫氧化鈣質(zhì)量比碳酸鈣懸濁液中碳酸隹丐質(zhì)量比為1:10-1:5。5、加入結(jié)晶控制劑，材料是其一種或者多種，結(jié)晶控制劑必須用水充分溶解。加入量為上述10%濃度氫氧化鈣懸濁液中氫氧化鈣質(zhì)量的O. 50%---1. 20%。6、在碳化反應(yīng)器注入濃度體積百分比為28%_35%的二氧化碳?xì)怏w，并打開(kāi)攪拌， 使?jié){體在I. 0-2. O小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到6. 5-7. O.
7、將該漿體脫水、干燥即可取得復(fù)合粉粒體。
權(quán)利要求
1. 一種微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法，其特征是，該方法的步驟如下a、制取氫氧化鈣質(zhì)量百分比濃度10% 20%氫氧化鈣懸濁液；b、將步驟a的氫氧化鈣懸濁液降溫至攝氏38 42度；C、將二氧化碳濃度配制在體積百分比28%-35%內(nèi)，將配制的二氧化碳?xì)怏w注入氫氧化鈣懸濁液中；控制二氧化碳?xì)怏w的注入量，使氫氧化鈣懸濁液在I. 5-2. 5小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到6.0-7. 0，使氫氧化鈣懸濁液經(jīng)碳化反應(yīng)成碳酸鈣懸濁液；d、將碳酸鈣懸濁液移入陳化罐內(nèi)，陳化24小時(shí)，在這24小時(shí)內(nèi)注入小流量二氧化碳?xì)怏w，使?jié){體PH維持在6. 5-7. O ；e、將經(jīng)過(guò)陳化的碳酸鈣懸濁液冷卻至攝氏30度；f、將冷卻后的碳酸鈣懸濁液注入帶攪拌碳化反應(yīng)器中，所述碳化反應(yīng)器有效容積為15 立方米，設(shè)有移熱裝置，PH、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，外殼保溫，碳化反應(yīng)器的二氧化碳流量可控調(diào)節(jié);g、在已注入碳酸鈣懸濁液帶攪拌碳化反應(yīng)器中再注入氫氧化鈣質(zhì)量百分比10%濃度，溫度為攝氏30度的氫氧化鈣懸濁液，氫氧化鈣質(zhì)量與碳酸鈣懸濁液中碳酸鈣質(zhì)量比為 1:10-1:5 ；h、加入結(jié)晶控制劑；i、在碳化反應(yīng)器注入體積百分比濃度為28%-35%的二氧化碳?xì)怏w，并打開(kāi)攪拌，使?jié){體在I. 0-2. O小時(shí)內(nèi)PH達(dá)到6. 5-7. O ；J、將該漿體脫水、干燥即可取得無(wú)機(jī)復(fù)合粉粒體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法，其特征是，結(jié)晶控制劑為庶糖、硫fe、硫Ife鹽中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)復(fù)合粉粒體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種微米紡錘體復(fù)合納米碳酸鈣的制備方法。該方法包括以下步驟a、制取氫氧化鈣懸濁液；b、將氫氧化鈣懸濁液降溫至攝氏38～42度；c、將配制的二氧化碳?xì)怏w注入氫氧化鈣懸濁液中；d、將碳酸鈣懸濁液，移入陳化罐內(nèi)；e、將經(jīng)過(guò)陳化的碳酸鈣懸濁液冷卻至攝氏30度；f、將冷卻碳酸鈣懸濁液注入帶攪拌碳化反應(yīng)器中；g、在已注入碳酸鈣懸濁液帶攪拌碳化反應(yīng)器中再注入氫氧化鈣懸濁液；h、加入結(jié)晶控制劑；i、在碳化反應(yīng)器注入濃度28%-35%的二氧化碳；J、將該漿體脫水、干燥即可取得復(fù)合粉粒體。本發(fā)明具有微米級(jí)粉體的優(yōu)良分散性，又具有納米粉體的高表面能和活性。
文檔編號(hào)C01F11/18GK102583483SQ20121004076
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者吳榮忠, 宗永波, 鄧敏杰, 黃海平 申請(qǐng)人:常州碳酸鈣有限公司