一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣及其制備方法，該方法首先通過(guò)聚合物輔助液相剝離法制備羧基改性單層葉臘石納米片，然后在表面活性劑存在下將碳酸鈣粗粉研磨至5?10微米細(xì)粉后，加入羧基改性單層葉臘石納米片分散液配成固含量70?80%的漿料，濕法攪拌研磨獲得粒徑為0.1?1微米的改性重質(zhì)碳酸鈣。本發(fā)明具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉和易于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明可以降低顆粒的團(tuán)聚和重疊、增強(qiáng)顆粒的粉體流動(dòng)性和改善顆粒在高分子基體中的分散性，對(duì)提高高分子基材的綜合性能和拓展重質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用領(lǐng)域具有重大意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧及其制備方法，屬碳酸巧粉體技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 重質(zhì)碳酸巧是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，它的工業(yè)產(chǎn)品是由天然碳酸鹽礦物如方 解石、大理石、石灰石磨碎而成。它是常用的粉狀無(wú)機(jī)填料，具有化學(xué)純度高、熱穩(wěn)定性好、 吸油率低和硬度低磨耗等優(yōu)點(diǎn)。碳酸巧已經(jīng)廣泛應(yīng)用于造紙、塑料、化纖、橡膠、膠粘劑、密 封劑、化妝品、建材、涂料、醫(yī)藥、食品和飼料等各個(gè)領(lǐng)域，其作用有:增加產(chǎn)品體積、降低生 產(chǎn)成本、改善加工性能（如調(diào)節(jié)粘度、流變性能、硫化性能）、提高尺寸穩(wěn)定性和提高物理性 能（如力學(xué)性能、耐熱性、消光性、耐磨性、阻燃性、白度、光澤度)等。但是，超細(xì)重質(zhì)碳酸巧 由于顆粒力度小、表面積大、表面能高，極易產(chǎn)生自發(fā)凝聚并表現(xiàn)出強(qiáng)烈的團(tuán)聚特性，不論 在空氣中還是在液相介質(zhì)中均容易團(tuán)聚成粒徑較大的二次顆粒，從而弱化或喪失自身優(yōu)異 的物理化學(xué)性能。如何確保超細(xì)重質(zhì)碳酸巧在制備、儲(chǔ)存及隨后的加工過(guò)程中分散而不團(tuán) 聚，W及碳酸巧顆粒在復(fù)合材料中充分分散成為限制超微技術(shù)和復(fù)合技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的技 術(shù)關(guān)鍵。
[0003] 葉臘石是黏±礦物的一種，屬結(jié)晶結(jié)構(gòu)為2:1型的層狀含水侶娃酸鹽礦物引，它是 一種柔軟的娃酸鹽礦物，化學(xué)成分為Ah(Si4〇io)(〇H)2,單斜晶系，通常成致密塊狀、片狀或 放射狀集合體。葉臘石被廣泛的用于耐火材料、陶瓷材料、雕刻原料W及橡膠制品、化妝用 品、農(nóng)藥等的填料和載體。葉蠟石的新用途是作涂料，也是制作壁板的良好原材料，還可用 來(lái)制白水泥。重要的是，葉臘石可W通過(guò)簡(jiǎn)單的液相剝離法、超聲輔助剝離法或裡離子插 層剝離法制備出穩(wěn)定的單層或少層的葉臘石分散液，運(yùn)為葉臘石納米片應(yīng)用于碳酸巧復(fù)合 無(wú)機(jī)粉體奠定了重要基礎(chǔ)。
[0004] 盡管重質(zhì)碳酸巧具有優(yōu)異的綜合物理化學(xué)性能，并廣泛應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)生活的各 個(gè)方面，但比表面積大、表面能高、粉體極易團(tuán)聚，嚴(yán)重影響了其自身優(yōu)異的性能和產(chǎn)品應(yīng) 用效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有重質(zhì)碳酸巧存在的問(wèn)題，提供一種單層 葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明首先通過(guò)聚合物輔助液相剝離法制備簇基改性單層 葉臘石納米片，然后在表面活性劑存在下將碳酸巧粗粉研磨至5-10微米細(xì)粉后，加入簇基 改性單層葉臘石納米片分散液配成固含量70-80%的漿料，濕法攬拌研磨獲得粒徑為0.1- 10微米的改性重質(zhì)碳酸巧。
[0007] -種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧，由單層葉臘石納米片和重質(zhì)碳酸巧顆粒組 成，其中，所述單層葉臘石納米片通過(guò)聚合物輔助液相剝離法制得，所述重質(zhì)碳酸巧顆粒和 單層葉臘石納米片通過(guò)吸附和氨鍵作用連接。
[0008] 所述葉臘石納米片厚度為0.3-50納米，其尺寸為0.5-2微米，所述重質(zhì)碳酸巧顆粒 的直徑為0.1-10微米，其形狀為類(lèi)球形或無(wú)規(guī)則多面體狀，所述葉臘石與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì) 量比為 1:10-1:1000。
[0009] 所述一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的制備方法，其特征在于:包括W下步 驟：
[0010] (1)單層葉臘石納米片的制備
[0011] 將葉臘石粉末加入自來(lái)水中，超聲振蕩0.5-12h，加入與葉臘石納米片成比例計(jì) 量的簇基改性劑，機(jī)械攬拌或超聲振蕩1-地，用氮?dú)夤呐莘▽⑵鋽埌杈鶆蚝笊郎刂?(TC，逐 漸滴加堿性調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值為7-12,反應(yīng)0.5-化后加熱至90°C，繼續(xù)反應(yīng)l-4h，其 反應(yīng)產(chǎn)物用自來(lái)水水洗Ξ次，離屯、分離，置于真空干燥箱中干燥2地，得到單層葉臘石納米 片；
[0012] (2)單層葉臘石改性重質(zhì)碳酸巧的制備
[0013] 將直徑小于5厘米的碳酸巧粗料送入濕法研磨機(jī)中，加入與重質(zhì)碳酸巧成比例計(jì) 量的表面活性劑在85-95Γ下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80%的漿料，加入與 重質(zhì)碳酸巧成比例計(jì)量的簇基改性單層葉臘石納米片，在濕法攬拌磨削機(jī)研磨l-12h，將碳 酸巧漿料脫水至含水量不大于0.3%，粒徑為0.1-10微米的超細(xì)改性重質(zhì)碳酸巧粉體。
[0014] 所述步驟（1)中所使用的簇基改性劑為海藻酸鋼、簇甲基纖維素鋼、聚丙締酷胺、 聚簇酸鋼、聚丙締酸鋼、甲基橫酸鋼、木質(zhì)素橫酸鋼、Ξ氣甲基亞橫酸鋼、4-氨基偶氮苯-4橫 酸、1-氨基-2-糞酪-4-橫酸、2-糞胺-1-橫酸中的一種或多種，所述簇基改性劑與重質(zhì)碳酸 巧的質(zhì)量比為1:5-1:1000。
[0015] 所述步驟(2)中所使用的表面活性劑為脂肪酸鐘皂、橫基班巧酸單醋二鋼、月桂基 橫化班巧酸單醋二鋼、脂肪醇聚氧乙締酸、挪油酸二乙醇酷胺、挪油酸單乙醇酷胺橫基班巧 酸單醋二鋼、單月桂基憐酸醋、單十二烷基憐酸醋鐘、月桂醇酸憐酸醋鐘、脂肪醇聚氧乙締 酸硫酸錠中的一種或多種，所述表面活性劑與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:4-1:2000。
[0016] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、操作過(guò)程 簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉和易于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明可W降低顆粒的團(tuán)聚和重疊、增 強(qiáng)顆粒的粉體流動(dòng)性和改善顆粒在高分子基體中的分散性，從而提高高分子基材的綜合性 能和拓展重質(zhì)碳酸巧的應(yīng)用領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的生產(chǎn)技術(shù)路線(xiàn)圖；
[0018] 圖2為實(shí)施例1制備的單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的掃描電鏡照片；
[0019] 圖3為實(shí)施例2制備的單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的掃描電鏡照片；
[0020] 圖4為實(shí)施例3制備的單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] (1)單層葉臘石納米片的制備
[0024] 將葉臘石粉末加入自來(lái)水中，超聲振蕩0.5-12h，加入與葉臘石納米片成比例計(jì)量 的簇基改性劑，機(jī)械攬拌或超聲振蕩1-地，用氮?dú)夤呐莘▽⑵鋽埌杈鶆蚝笊郎刂?(TC，逐漸 滴加1.5M的氨氧化鋼溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值為7-12，反應(yīng)0.5-化后加熱至90°C，繼續(xù)反應(yīng) l-4h，其反應(yīng)產(chǎn)物用自來(lái)水水洗Ξ次，離屯、分離，置于真空干燥箱中干燥24h，得到單層葉臘 石納米片;所使用的簇基改性劑為海藻酸鋼，所述海藻酸鋼與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:5。
[0025] (2)單層葉臘石改性重質(zhì)碳酸巧的制備
[0026] 將直徑小于5厘米的碳酸巧粗料送入研磨機(jī)中，加入與重質(zhì)碳酸巧成比例計(jì)量的 表面活性劑在85-95 °C下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80 %的漿料，加入與重質(zhì) 碳酸巧成比例計(jì)量的簇基改性單層葉臘石納米片，在濕法攬拌磨削機(jī)研磨l-12h，將碳酸巧 漿料脫水至含水量不大于0.3%，粒徑為0.1-10微米的超細(xì)改性重質(zhì)碳酸巧粉體;所述葉 臘石與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:10,所使用的表面活性劑為脂肪酸鐘皂，所述脂肪酸鐘皂 與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:4。
[0027] 表1實(shí)施例1制備的單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的技術(shù)指標(biāo) [002引
[0029] 注：白度、吸油量、pH值、假比重、燒失量和水分，分別測(cè)試Ξ次
[0030] 實(shí)施例2
[0031] (1)單層葉臘石納米片的制備
[0032] 將葉臘石粉末加入自來(lái)水中，超聲振蕩0.5-12h，加入與葉臘石納米片成比例計(jì)量 的簇基改性劑，機(jī)械攬拌或超聲振蕩1-地，用氮?dú)夤呐莘▽⑵鋽埌杈鶆蚝笊郎刂?0°C，逐漸 滴加1.5M的氨氧化鋼溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值為7-12，反應(yīng)0.5-化后加熱至90°C，繼續(xù)反應(yīng) l-4h，其反應(yīng)產(chǎn)物用自來(lái)水水洗Ξ次，離屯、分離，置于真空干燥箱中干燥24h，得到單層葉臘 石納米片;所使用的簇基改性劑為簇甲基纖維素鋼，所述簇甲基纖維素鋼與重質(zhì)碳酸巧的 質(zhì)量比為1:200。
[0033] (2)單層葉臘石改性重質(zhì)碳酸巧的制備
[0034] 將直徑小于5厘米的碳酸巧粗料送入研磨機(jī)中，加入與重質(zhì)碳酸巧成比例計(jì)量的 表面活性劑在85-95 °C下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80 %的漿料，加入與重質(zhì) 碳酸巧成比例計(jì)量的簇基改性單層葉臘石納米片，在濕法攬拌磨削機(jī)研磨l-12h，將碳酸巧 漿料脫水至含水量不大于0.3 %，粒徑為0.1-10微米的超細(xì)改性重質(zhì)碳酸巧粉體;所述葉臘 石與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:200,所使用的表面活性劑為橫基班巧酸單醋二鋼，所述橫基 班巧酸單醋二鋼與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:500。
[0035] 表2案例二制備的單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的技術(shù)指標(biāo)
[0036]
[0037] 注：白度、吸油量、pH值、假比重、燒失量和水分，分別測(cè)試Ξ次 [003引實(shí)施例3
[0039] (1)單層葉臘石納米片的制備
[0040] 將葉臘石粉末加入自來(lái)水中，超聲振蕩〇.5-12h，加入與葉臘石納米片成比例計(jì)量 的簇基改性劑，機(jī)械攬拌或超聲振蕩1-地，用氮?dú)夤呐莘▽⑵鋽埌杈鶆蚝笊郎刂?0°C，逐漸 滴加1.5M的氨氧化鋼溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值為7-12，反應(yīng)0.5-化后加熱至90°C，繼續(xù)反應(yīng) l-4h，其反應(yīng)產(chǎn)物用自來(lái)水水洗Ξ次，離屯、分離，置于真空干燥箱中干燥24h，得到單層葉臘 石納米片;所使用的簇基改性劑為聚丙締酷胺，所述聚丙締酷胺與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為 1:1000。
[0041] (2)單層葉臘石改性重質(zhì)碳酸巧的制備
[0042] 將直徑小于5厘米的碳酸巧粗料送入研磨機(jī)中，加入與重質(zhì)碳酸巧成比例計(jì)量的 表面活性劑在85-95 °C下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80 %的漿料，加入與重質(zhì) 碳酸巧成比例計(jì)量的簇基改性單層葉臘石納米片，在濕法攬拌磨削機(jī)研磨l-12h，將碳酸巧 漿料脫水至含水量不大于0.3 %，粒徑為0.1-10微米的超細(xì)改性重質(zhì)碳酸巧粉體;所述葉臘 石與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:1000,所使用的表面活性劑為月桂基橫化班巧酸單醋二鋼， 所述月桂基橫化班巧酸單醋二鋼與重質(zhì)碳酸巧的質(zhì)量比為1:2000。
[0043] 表3案例Ξ制備的單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸巧的技術(shù)指標(biāo)
[0044]
[0045] 注：白度、吸油量、pH值、假比重、燒失量和水分，分別測(cè)試Ξ次。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣，其特征在于，所述改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣由單 層葉臘石納米片和重質(zhì)碳酸鈣顆粒組成;所述單層葉臘石納米片通過(guò)聚合物輔助液相剝離 法制得;所述重質(zhì)碳酸鈣顆粒和單層葉臘石納米片通過(guò)吸附和氫鍵作用連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣，其特征在于，所述葉臘石 納米片厚度為〇 · 3-50nm，其尺寸為0 · 5-2μπι;所述重質(zhì)碳酸鈣顆粒的直徑為0 · l-10um，其形 狀為類(lèi)球形或無(wú)規(guī)則多面體狀;所述葉臘石與重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比為1:10-1:1000。3. -種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟： (1) 單層葉臘石納米片的制備 將葉臘石粉末加入自來(lái)水中，超聲振蕩〇.5-12h，加入與葉臘石納米片成比例計(jì)量的羧 基改性劑，機(jī)械攪拌或超聲振蕩l_4h，用氮?dú)夤呐莘▽⑵鋽嚢杈鶆蚝笊郎刂?0°C，逐漸滴加 堿性調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值為7-12,反應(yīng)0.5-2h后加熱至90°C，繼續(xù)反應(yīng)l-4h，其反應(yīng)產(chǎn) 物用自來(lái)水水洗三次，離心分離，置于真空干燥箱中干燥24h，得到單層葉臘石納米片； (2) 單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣的制備 將直徑小于5cm的碳酸鈣粗料送入研磨機(jī)中，加入與重質(zhì)碳酸鈣成比例計(jì)量的表面活 性劑在85-95°C下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80%的漿料，加入與重質(zhì)碳酸鈣 成比例計(jì)量的羧基改性單層葉臘石納米片，在濕法攪拌磨削機(jī)研磨l_12h，將碳酸鈣漿料脫 水至含水量不大于0.3%，粒徑為0.1-10微米的改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣粉體。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于： 所述羧基改性劑為海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、聚羧酸鈉、聚丙烯酸鈉、甲基磺 酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、三氟甲基亞磺酸鈉、4-氨基偶氮苯-4磺酸、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸、2-萘胺-1-磺酸中的一種或多種;所述羧基改性劑與重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比為1:5-1:1000。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單層葉臘石改性超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣的制備方法，其特征在 于:所述表面活性劑為脂肪酸鉀皂、磺基琥珀酸單酯二鈉、月桂基磺化琥珀酸單酯二鈉、月旨 肪醇聚氧乙烯醚、椰油酸二乙醇酰胺、椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉、單月桂基磷 酸酯、單十二烷基磷酸酯鉀、月桂醇醚磷酸酯鉀、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨中的一種或多 種;所述表面活性劑與重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量比為1:4-1:2000。
【文檔編號(hào)】C01F11/18GK106082295SQ201610403213
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】李海濱, 王光碩, 彭鶴松, 曾偉, 宋建強(qiáng)
【申請(qǐng)人】江西廣源化工有限責(zé)任公司