[发明专利]丝胶/碳酸钙纳米复合材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及化工材料领域，尤其涉及丝胶/碳酸钙纳米复合材料及其制备方法。

【背景技术】

纳米技术是当今世界各国争先发展的科技热点。在我国，纳米材料和技术尚处于起步阶段，可以产业化的只有为数不多的几个品种，纳米碳酸钙是其中最有代表性的品种。我国于20世纪80年代初开始研制纳米碳酸钙，80年代末实现工业化生产。2002年全国纳米级超细碳酸钙产量约为10万吨，仅占碳酸钙总产量的4％左右。而在欧美等发达国家，超细碳酸钙的消费量占全部轻钙产品的50％以上，且专业化率高。国内由于超细碳酸钙产量低，且产品单一，远远满足不了市场需要，近年来，仅造纸工业每年进口的超细碳酸钙便达8万吨，折合人民币约4亿元以上。

中国专利已经公开了多种制备纳米碳酸钙的方法，如：ZL01126405.5、ZL02109349.0、ZL02149667.6、ZL200410011083.0等。其基本都是在Ca(OH)₂溶液中通入CO₂气体，使钙碳化而制备纳米碳酸钙。这些制备方法中大都需要另外加入晶形调节剂来控制碳酸钙晶体生长(如ZL02817286.8)。有些需要在耐压反应釜中进行纳米碳酸钙的合成，而且合成需要较高的温度，因此对仪器设备的要求较高(ZL200410016941.0)。上述现有传统的制备方法存在反应条件不易控制，产率不高，成本高等缺陷。其制备出的纳米碳酸钙的耐热性、消旋光性、耐磨性、阻燃性、白度、光泽度等物理性能较差。

由于传统的化学方法制备纳米碳酸钙存在反应条件不易控制，产率不高，成本高等缺点，采用仿生方法制备纳米碳酸钙已经引起广泛关注。自然界中，生物有机体能够制造聚合物/无机杂化材料，如骨、齿、贝壳、硅藻等。这些杂化材料比合成材料具有更高的机械性能。例如，鲍鱼贝壳是由碳酸钙与少量有机质组成的复合材料，其断裂韧性为单晶纯矿物的3000倍。自然界中有机-无机杂化材料是在自组装的有机材料的表面(或界面)通过无机矿化而形成的。生物聚合物、高分子量有机分子能够自组装成纳米结构，从而为诸如碳酸钙、羟基磷灰石、氧化铁、二氧化硅等形成具有一定晶体学方向，并具有特定形貌的晶体提供骨架(或模板)。这些过程均在温和的水溶液中进行，不需要加温加压，且一般不产生毒性中间产物。因此构建有机/无机杂化材料，并且具有与自然界中矿物相似的可控结构，是当前有机、无机化学家们努力追寻的目标之一，他们致力于探索自然界中生物矿化过程的机理，同时寻求其在工业技术领域中的应用。