[发明专利]聚氨酯胶专用纳米碳酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米碳酸钙的制备方法，特别是一种聚氨酯胶专用纳米碳酸钙的制备方法。 

背景技术：

纳米碳酸钙俗称纳米钙，可作为高档橡胶、塑料以及汽车底漆中的功能填料使用，也可用于胶黏剂及密封胶的生产。性能合适的纳米碳酸钙与胶料有很好的亲和性，可以加速胶料的交联反应，大大改善胶制品的触变性，对弹性聚合物有一定的补强作用，可以增加模量、强度、耐磨性和耐热性，增强尺寸稳定性，提高胶制品的机械性能，使胶制品表面光亮细腻；对硬质制品也能适当提高强度和耐老化性。由于纳米碳酸钙的价格大大低于胶制品配方中的其它组分，因而添加量大能有效降低成本，达到填充降本和改性补强的双重作用。 

目前，国内通行的纳米碳酸钙工业制备方法是： 

一、向一定浓度一定温度的Ca(OH)₂悬浮液中通入经洗涤含二氧化碳的石灰窑烟气进行碳化 

初期，通过控制Ca(OH)₂悬浮液的温度以及通入二氧化碳气体的流量来控制碳酸钙晶核的成核速率，在碳化至形成一定的晶核数后，再由晶核形成控制转化为晶体生长控制，此时加入晶形调节剂控制各晶面的生长速率，从而达到形貌控制的目的，至终点，制得纳米碳酸钙浆料； 

二、陈化 

碳化结束后，将制得的纳米碳酸钙浆料放入储存罐中进行陈化，使纳米碳酸钙粒子的形貌得到改善，从而获得均分散的立方形纳米碳酸钙颗粒； 

三、向陈化后的纳米碳酸钙浆料中加入皂化脂肪酸，对均分散的立 方形纳米碳酸钙颗粒进行液相表面包覆； 

四、对纳米碳酸钙浆料进行脱水和烘干，而后对干燥后得到的纳米碳酸钙团聚体进行解聚，过筛筛掉粗颗粒，即得成品纳米活性碳酸钙。 

工艺流程：见附图1 

制备的纳米碳酸钙主要质量指标： 

粒径：35～100nm之间； 

晶型：立方形； 

比表面：大于25m²/g； 

水分：约0.4％； 

ph值：9.5～10.5。 

聚氨酯胶是目前国内和硅酮胶、聚硫胶并列的三大胶黏剂产品之一，其在主链上含有氨甲基酸酯基(NHCOO-)，由于结构中含有极性基团，因此提高了对各种材料的粘结性，并具有很高的活性，能常温固化；其胶膜坚韧，耐冲击，挠曲性好，剥离强度高，并有良好的耐超低温、耐油和耐磨性能，广泛用于金属、木材、塑料、皮革、陶瓷、玻璃的粘结。因聚氨酯胶在生产中掺入质量性能合适的纳米碳酸钙的量可达40～50％，又因纳米碳酸钙在聚氨酯胶的配方中是最廉价的组分，纳米碳酸钙的掺入对聚氨酯胶增容降本和改性有着至关重要的作用，但也因纳米碳酸钙大比重的掺入，纳米碳酸钙的理化性能也很大程度地影响着聚氨酯胶的质量。 

聚氨酯胶配方体系原料的加入一般都要经过脱水处理，这是因为聚氨酯胶体系含有活性很强的-N＝C＝O基，加入原料带入体系的水分会与-N＝C＝0基反应生成胺化合物，会导致交联键的形成，影响储存稳定性；同时要求加入的原料基本不呈碱性，这是因为原材料本身带来的碱性不仅会促进脲基甲酸酯交联键和缩二脲交联键的形成，使聚氨酯胶产品黏度增大，缩短 聚氨酯胶的储存期，而且还可能导致聚氨酯胶体系的过早胶合，因此适合聚氨酯胶体系要求的纳米碳酸钙的水分应该在0.1％以下，ph值应该在8.0以下，基本不呈碱性。 

而目前国内生产的纳米碳酸钙水分指标是0.4％或者更高，ph值一般在9.5～10.5之间，这样的纳米碳酸钙的制备工艺： 

由于通行用皂化脂肪酸对纳米碳酸钙颗粒进行表面处理，而皂化脂肪酸在空气中具吸潮性，因此即使不考虑烘干能耗，将纳米碳酸钙烘干到极低水分，但在储存和运输过程中，由于皂化脂肪酸的吸潮也会使纳米碳酸钙的水分升至0.3％以上； 

由于碳酸钙是强碱弱酸盐，即使在生产工艺条件完善，即氢氧化钙完全被二氧化碳所酸化的情况下，生产的纳米碳酸钙产品的ph值一般也会在9.5～10.5之间；另外，由于在碳酸钙产品中总是会或多或少含杂一些以碳酸镁形式存在的镁离子，而碳酸镁由于在水中的溶解度比碳酸钙高，水解得到的碱性更强，因而也会提高纳米碳酸钙产品的碱度。