專利名稱：一種新型合成碳酸鈣的環(huán)保材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型合成材料，尤其涉及一種合成有碳酸鈣及其他循環(huán)利用填充劑的環(huán)保型材料，可應(yīng)用于各種工業(yè)制品、板材、塊材等實(shí)用材料中。
背景技術(shù)：
碳酸鈣一直是一種常用的工業(yè)填充料，由于其產(chǎn)量大、來源廣、價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)領(lǐng)域中是最為廣泛使用的普通原材料。尤其在各種塑料、橡膠和涂料工業(yè)中，其通常作為改性填料被增添，從而使復(fù)合后的材料的剛度、硬度、耐磨性能、耐熱性能等均得到大幅度地提高。然而由于技術(shù)的限制，導(dǎo)致其長期僅作為填料和輔料應(yīng)用，在最終復(fù)合材料中的比例也始終相對(duì)較低，未能得到充分利用。同時(shí)，由于其含量是種較低的原因，也缺乏更多·地使用碳酸鈣以實(shí)現(xiàn)降低產(chǎn)品成本、改良產(chǎn)品性能的進(jìn)一步增值的開發(fā)和利用。對(duì)于碳酸鈣進(jìn)行改性的研究一直在持續(xù)，一般通過添加各種有機(jī)物或無機(jī)物以改進(jìn)碳酸鈣的理化特性，使其更易于與其他有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)融合，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)合材料。但都未能夠從根本上改變碳酸鈣的傳統(tǒng)使用方式，仍然是將其作為輔料使用。若能夠?qū)⑵渫ㄟ^合理地組合方式進(jìn)行改性，使其不僅作為輔料，而是作為符合材料中占主要部分的材料，則能夠大大提高碳酸鈣的用途范圍和使用價(jià)值，也可以進(jìn)一步取代部分塑料、板材、陶、瓷、鋁等其他輕質(zhì)材料而得到更廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也有利于進(jìn)一步降低復(fù)合材料的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新型合成碳酸鈣的環(huán)保原料，其采用碳酸鈣作為主料，并通過其他輔料和填充劑，在特定工藝、溫濕度、時(shí)間條件下進(jìn)行變性反應(yīng)后制成，以大大提高碳酸鈣在合成材料中的比例。本發(fā)明提供了一種合成碳酸鈣的環(huán)保材料，其中，所述環(huán)保材料包括以下原料作為主料的碳酸鈣、變性劑、黏合劑、催化劑、防水劑，且將上述原料經(jīng)過混合、變性處理后得到。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述原料中還包括填充劑。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述填充劑包括稻殼、秸桿、草木屑、工業(yè)粉狀廢棄物和生物粉狀廢棄物中的一種或多種混合物。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述變性劑包括選自含有金屬鈣、鎂或鋁的化合物，與有機(jī)酸或無機(jī)弱酸形成的混合物。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述有機(jī)酸或無機(jī)酸包括醋酸、乙二酸、苯甲酸、丁二酸、硼酸、氫氟酸中的一種或者多種組合。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述黏合劑包括水玻璃、糊精、天然橡膠、尼龍、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙烯、淀粉、樹膠中的一種或者多種組合。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述防水劑包括聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、氟碳化合物共聚物、聚丁橡膠、三元乙丙橡膠、聚異丁烯、浙青中的一種或多種組合。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的催化劑為小分子團(tuán)水。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述混合、變性處理過程中，環(huán)境濕度控制在65%至99%之間，溫度控制在25°C至100°C之間，所述混合、變性時(shí)間為2小時(shí)至10天。在本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保原料的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述環(huán)保材料成品形狀為板材、塊材、條型材、圓柱體型材、球形型材、幾何型材或者形成為容器的形狀，還可在上述型材或容器上加工出各種花紋。
本發(fā)明的新型合成碳酸鈣的環(huán)保材料，其在增強(qiáng)、增韌、防水抗潮、耐酸堿、耐高溫低寒性能都有很大提高，而且其原料來源簡(jiǎn)單，成本低廉，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染并且利于回收再利用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的新型合成碳酸鈣的環(huán)保材料，通過作為主料的碳酸鈣以及其他輔料和/或填充劑通過特定工藝，且在特定溫濕度、時(shí)間條件下進(jìn)行混合和變性反應(yīng)制得。本發(fā)明的新型環(huán)保材料的成分包括作為主料的碳酸鈣，包括變性劑、黏合劑、催化劑、防水劑等輔料，以及還包括填充劑。其中，碳酸鈣在總原料中的質(zhì)量百分比含量不少于 30%，且最多不超過 90%，其中優(yōu)選比例有 35%，40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%或85%。所述變性劑的質(zhì)量百分比含量一般為1%至5%之間，優(yōu)選比例為I. 5%，2%，2. 5%，3%，
3.5%, 4. 5%或5%。所述黏合劑的含量可根據(jù)所使用的實(shí)際其他組分的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且也可根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際需求，如韌性等選擇合適的添加量。但無論處于何種情況下，本發(fā)明的黏合劑的使用比例不應(yīng)小于1%，經(jīng)常采用的幾種質(zhì)量百分比例包括了 1. 5%，2%，2. 5%，3%，3. 5%，4%，5%，7%，8%和10%，在某些特定情況下，如需要強(qiáng)度非常大的材料時(shí)，黏合劑的使用量可以采用15%，20%，25%，30%或35%。催化劑的含量根據(jù)對(duì)于處理時(shí)間的要求可以進(jìn)行調(diào)整，質(zhì)量百分比含量一般為2%至15%，優(yōu)選為2%，3%，5%，7%，10%, 12%或15%。所述的防水劑的質(zhì)量百分比含量一般選為5%-20%，優(yōu)選為5%，8%，10%, 12%，15%，18%或20%。填充劑的質(zhì)量百分比含量可以根據(jù)實(shí)際情況任意調(diào)整，一般優(yōu)選為3%至15%之間，更優(yōu)選的為3%，5%,7. 5%,8%,8. 5%,9%,9. 5%,10%,10. 5%,11%,11. 5%,12%,12. 5%,13%,13. 5%,14% 或 15%。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，增加的填充劑的比例也應(yīng)當(dāng)與最終材料的需求相匹配，如對(duì)于最終材料的強(qiáng)度要求較高，可以適當(dāng)減少填充劑的比例或改用合成程度較高的填充劑種類。所述的變性劑選用含有金屬鈣、鎂或鋁的化合物以及有機(jī)或無機(jī)弱酸的混合物。例如醋酸、乙二酸、苯甲酸、丁二酸、硼酸、氫氟酸等。所述黏合劑，可以是選自以下一組中的任意一種或多種組合水玻璃、糊精、天然橡膠、尼龍、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙烯、淀粉、樹膠等。所述防水劑，為能偶增強(qiáng)韌性且防止水分的物質(zhì)，可以是選自以下一組中的任意一種或多種組合聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、氟碳化合物共聚物、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、聚異丁烯、浙青等其他非水溶性的防水材料。所述催化劑，主要是用于催化加速變性反應(yīng)，使硬質(zhì)而脆的碳酸鈣更易于形成具有一定韌性的材料，優(yōu)選的方案中，可以選為經(jīng)過特殊處理的能夠增強(qiáng)滲透加速反應(yīng)的“小分子水”。所述小分子水一般可采用過濾、反滲透、磁化以及頻譜處理的方式取得。所述填充劑，為稻殼、秸桿、草木屑、各種工業(yè)及生物粉狀廢棄物，所述填充劑均需處理至粒度為O. 02mm至5mm顆粒狀或粉末狀,優(yōu)選的平均粒度為O. Imm至2mm之間。在上述材料的混合、合成、變性反應(yīng)的過程中，需要保持充分足夠的濕度。也即是說，混合時(shí)的濕度，應(yīng)該大于50%，優(yōu)選的濕度范圍為65°/Γ99%，作為最優(yōu)選的實(shí)施例中，這些濕度可從65%，70%, 75%, 80%, 85%, 88%, 90%, 92%, 95%, 98%, 99%中進(jìn)行選取。所述混合、反應(yīng)溫度為25°C至100°C，所述混合可以是在敞開環(huán)境中進(jìn)行也可以在封閉環(huán)境中進(jìn)行， 容易理解到的是，如需要達(dá)到較高的溫度，該混合、反應(yīng)進(jìn)程應(yīng)當(dāng)在封閉環(huán)境中進(jìn)行。并且，優(yōu)選的反應(yīng)溫度為35°C至95°C，其中最長采用的幾個(gè)溫度數(shù)值為35°C，45°C，50°C，55°C，60°C，65°C，70°C，75°C，80°C，85°C，95°C?？梢愿鶕?jù)實(shí)際反應(yīng)需要和生產(chǎn)工藝條件進(jìn)行恰當(dāng)?shù)剡x取。由于本發(fā)明是為了進(jìn)行變性反應(yīng)或者與混合同時(shí)進(jìn)行變性反應(yīng)，在更傾向采取的方案中，其濕度可控制為大于70%，優(yōu)選的濕度范圍為75°/Γ99%，并且在最優(yōu)選的實(shí)施例中，這些濕度可以從 75%，80%, 83%, 85%, 88%, 90%, 92%, 93%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 中進(jìn)行選取。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，根據(jù)所采用的混合原料中不同組分的配比，如碳酸鈣、變性劑的含量的區(qū)另O，可以適當(dāng)?shù)剡x取合適的濕度，以利于反應(yīng)正常地進(jìn)行。所述的混合時(shí)間，但因?yàn)樽冃詣┑囊煌尤?，也可認(rèn)為就是指變性反應(yīng)時(shí)間，一般可選取范圍為2小時(shí)至10天。時(shí)間的選取，與所使用的混合物原料的配比有關(guān)，尤其與變性劑、黏合劑、催化劑等材料的比例有更大的關(guān)系。當(dāng)變性劑或黏合劑的含量相對(duì)較大時(shí)，其混合、反應(yīng)時(shí)間就應(yīng)當(dāng)盡可能選取更短的時(shí)間，例如2-12小時(shí)。優(yōu)選的時(shí)間可以從2小時(shí)，3小時(shí)，4小時(shí)，5小時(shí)，6小時(shí)，8小時(shí)，10小時(shí)，12小時(shí)中選取。另一方面，當(dāng)碳酸鈣、填充劑的含量較大，例如碳酸鈣超過60%時(shí)或者填充劑達(dá)到10%的時(shí)候，其混合反應(yīng)時(shí)間就需要相應(yīng)地加長，一般為10小時(shí)至10天。優(yōu)選的混合時(shí)間可以從10小時(shí)，12小時(shí)，15小時(shí)，18小時(shí)，24小時(shí)，36小時(shí)，2天，3天，5天，7天，8天，9天，10天中選取。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，由于實(shí)際操作過程中的限制，根據(jù)實(shí)際條件選取諸如2. 5天，3. 5天的情況也是能夠允許的。而且為了使混合變性反應(yīng)充分完成，有時(shí)候可以放置更久的時(shí)間，但需確保不會(huì)致使最終產(chǎn)品的物理或者化學(xué)特性受到影響。本發(fā)明的合成碳酸鈣的環(huán)保材料成品可以制成各種形狀或樣式，例如板材、塊材、條型材、圓柱體型材、球形型材，或其他任意形狀，甚至不規(guī)則形狀的材料。根據(jù)實(shí)際需要，所述成品可以制成各種容器，如盆、罐、桶。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種合成碳酸鈣的環(huán)保材料，其特征在于，所述環(huán)保材料包括以下原料作為主料的碳酸鈣、變性劑、黏合劑、催化劑、防水劑，且將上述原料經(jīng)過混合、變性處理后得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述原料中還包括填充劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述填充劑包括稻殼、秸桿、草木屑、工業(yè)粉狀廢棄物和生物粉狀廢棄物中的一種或多種混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述變性劑包括選自含有金屬鈣、鎂或鋁的化合物，與有機(jī)酸或無機(jī)弱酸形成的混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述有機(jī)酸或無機(jī)酸包括醋酸、乙二酸、苯甲酸、丁二酸、硼酸、氫氟酸中的一種或者多種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述黏合劑包括水玻璃、糊精、天然橡膠、尼龍、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙烯、淀粉、樹膠中的一種或者多種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述防水劑包括聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、氟碳化合物共聚物、聚丁橡膠、三元乙丙橡膠、聚異丁烯、浙青中的一種或多種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述的催化劑為小分子團(tuán)水。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述混合、變性處理過程中，環(huán)境濕度控制在65%至99%之間，溫度控制在25°C至100°C之間，所述混合、變性時(shí)間為2小時(shí)至10天。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任意一項(xiàng)所述的環(huán)保材料，其特征在于，所述環(huán)保材料成品形狀為板材、塊材、條型材、圓柱體型材、球形型材、幾何型材、花紋形狀或者形成為容器的形狀；以及能夠在上述型材或容器上加工出花紋。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種合成碳酸鈣的環(huán)保材料，其包括以下原料作為主料的碳酸鈣、變性劑、黏合劑、催化劑、防水劑，且將上述原料經(jīng)過混合、變性處理后得到。所述環(huán)保材料成品形狀為板材、塊材、條型材、圓柱體型材、球形型材或者形成為容器的形狀。本發(fā)明的新型合成碳酸鈣的環(huán)保材料，其在增強(qiáng)、增韌、防水抗潮、耐酸堿、耐高溫低寒性能都有很大提高，而且其原料來源簡(jiǎn)單，成本低廉，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染并且利于回收再利用。
文檔編號(hào)C04B26/04GK102898112SQ20111021451
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者金明, 金澤洲 申請(qǐng)人:上海圣濟(jì)國際貿(mào)易有限公司