[发明专利]一种纳米碳酸钙表面改性的方法

说明书

本发明公开了一种纳米碳酸钙表面改性的方法，将石灰乳加入鼓泡碳酸化反应釜中，通入含二氧化碳的混合气体进行碳酸化反应，碳酸化至pH＝7.0即为终点，得纳米碳酸钙悬浮液；向纳米碳酸钙悬浮液加入稳定剂，温度控制在50‑60℃，保温20‑30min；将脂肪酸改性剂于水中加热融化后，加入乳化剂，并搅拌10‑30min得到改性剂乳化液；在改性剂乳化液中加入步骤S2所得的纳米碳酸钙悬浮液中，搅拌30‑60min，再经过压滤脱水、烘干、粉碎，即得纳米碳酸钙产品。本发明制备的纳米碳酸钙具有良好的分散性和加工性能、吸油值低、触变性高、活化率高、稳定性好、pH值接近中性等优点。本方法生产成本低，工艺简单，易于工业化生产，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

技术领域

本发明涉及碳酸钙改性技术领域，具体是一种纳米碳酸钙表面改性的方法。

背景技术

碳酸钙是一种应用非常广泛的无机非金属材料，特别是纳米碳酸钙产品由于其原料来源易得、价格较低、白度高、性能优良、生产过程污染小、填充加工性能好等特点，被大量地应用于橡胶、塑料、密封胶、汽车底漆、涂料、油墨、造纸、食品、医药等各个领域。工业生产中通常使用碳酸化法制备纳米碳酸钙，该方法制备的纳米碳酸钙在存放过程中极易发生碳酸钙粒子的溶解、重结晶以及返碱。而碳酸钙粒子发生溶解、重结晶、返碱均会一定程度上影响纳米碳酸钙产品的形貌、粒径分布以及处理效果。因此，需要对处理前的碳酸钙熟浆进行预处理。在工业上，主要使用硬脂酸(盐)对纳米碳酸钙进行表面改性，但脂肪酸(盐)具有较强的疏水作用，需要较高机械力和较高温度才能获得较好的分散效果，但这样的表面处理过程会造成成本过高，而且纳米碳酸钙局部团聚难以解决，粒子间硬团聚不可避免。

专利CN106277014A公开了一种预先分散湿法表面改性制备活性纳米碳酸钙的方法，在改性前期先向碳酸钙料浆中加入pH值调整剂控制pH值在7～9，然后再加入一定量的分散剂并搅拌均匀；控制碳酸钙乳液的温度为20～100℃，加入改性活化剂并搅拌20～90min，经过过滤、干燥去除水分后制成活性纳米碳酸钙。该法在改性前加入分散剂和pH调整剂，得到分散性较好、pH值较低的纳米碳酸钙；但其使用酒石酸、草酸或磷酸等pH值调整剂，对后续表面处理对改性剂的吸附有一定的影响；其在处理前使用分散剂，在处理时产生大量泡沫，泡沫过多在后续的压滤操作过程中有一定的影响。

专利CN105329928A公开了一种纳米碳酸钙活化方法，在其制备的纳米碳酸钙浆料加入50℃的硬脂酸无水乙醇或棕榈酸氯仿或硬脂酸与棕榈酸无水乙醇饱和溶液作为活化剂，加入聚丙烯酰胺盐作为分散剂，真空抽滤、恒温干燥后的到改性纳米碳钙产品。该法使用无水乙醇和氯仿等有机溶剂对改性剂进行预处理，使碳酸钙得到均匀有效的包覆，但该做法增加了改性成本，同时对环境有一定的破坏性，不适合在工业上运用。

专利CN104497633B公开了一种纳米碳酸钙的表面处理方法，在90～97℃的热水中加入氢氧化钠或氢氧化钾，加入量为饱和脂肪酸用量的8～14％，充分溶解后加入饱和脂肪酸进行皂化反应，搅拌30min，然后加入3-(三羟基硅基) 丙甲基磷酸酯，搅拌20min后得到所需表面处理剂。该方法能够充分的对脂肪酸进行皂化，脂肪酸在浆液中分散更均匀，包覆更好。但任会有一部分脂肪酸盐溶解在虑水中，造成浪费，增加废水的处理成本，同时碱性物质的加入会使改性后的碳酸钙粒子表面的pH值偏高，在聚合物中应用时会带来不良影响。

专利CN102174275B公开了一种纳米碳酸钙表面改性的方法，先在反应釜中加入定量的纳米碳酸钙浆液，在搅拌下加入无机碱，然后对浆液加热，再加入脂肪酸完成表面改性，改性浆液降温、过滤、洗涤、干燥和粉碎得表面改性纳米碳酸钙产品。该法利用脂肪酸盐的溶解度较大的原理在碳酸钙浆液改性前先加入无机碱，在加入脂肪酸表面改性，目的在于吸附的同时完成脂肪酸的皂化，使脂肪酸在浆液中分散更均匀，包覆更好，但无机碱的用量大，皂化并不彻底，且成本升高，同时造成产品的pH值偏高。