專利名稱：一種改性納米碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性納米碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
超微碳酸鈣亦稱納米碳酸鈣是指粒徑在100nm以內(nèi)的超細粉末碳酸鈣，由于其結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)的變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應(yīng)、
小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)。它不僅具有普通碳酸鈣的增加產(chǎn)品體積，降低產(chǎn)品成本的作用，還具有優(yōu)秀的補強與半補強性，成為一種優(yōu)異的功能材料。碳酸鈣粉體具親水疏油的性質(zhì)，在未經(jīng)表面改性的情況下，納米碳酸鉤會產(chǎn)生嚴重的團聚，與有機高聚物的親和性差，這些缺點大大降低了其應(yīng)用性能。因此，為了提高碳酸鈣在復(fù)合材料中的分散性能和改進碳酸鈣填充復(fù)合材料的物理性能，有必要對碳酸鈣進行表面改性，以降低納米碳酸鈣粒子表面極性和比表面能，從而減少團聚，提高納米碳酸鈣粒子與有機聚合物的親和性以及在有機高聚物本體內(nèi)的分散性。
目前工業(yè)上多用各種脂肪酸及其鹽類對納米碳酸鈣進行表面處理，但由于此類物質(zhì)與納米碳酸鈣表面形成的結(jié)合力不強，碳酸鈣顆粒與有機聚合物的作用較弱，難以保證產(chǎn)品具有較高的活化率，而且所制得的產(chǎn)品往往堿性較強，影響應(yīng)用效果。也有用偶聯(lián)劑對納米碳酸鈣進行改性，但成本較高，其它的改性方法目前還鮮見于工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供 一種改性納米碳酸鈣的制備方法。本發(fā)明是一種改性納米碳酸鈣的制備方法，其步驟為①以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為10% 20%的懸浮液；② 在攪拌狀態(tài)下，控制納米碳酸鈣懸浮液的溫度在7CrC 8(TC，將懸浮液的PH值控制在6.5 7.2之間，滴加活化劑溶液，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的3%~6%,攪拌并保溫50 60分鐘；
③ 將經(jīng)上述處理后的產(chǎn)物趁熱過濾，烘干并研磨后即可得到改性納米碳酸鉤產(chǎn)品。
本發(fā)明釆用復(fù)配活化劑，對碳化法制備得到的納米碳酸鉤乳液進行活化處理，所述的復(fù)配活化劑為離子型表面活性劑、硅烷偶聯(lián)劑、磷酸酯為原料的兩種或三種以上組分復(fù)配，單一的表面改性劑(如硬脂酸、鈦酸酯等)雖然對碳酸鈣的加工分散性能有所改善，但對其補強性幫助不大，本發(fā)明方法釆用復(fù)配表面處理劑對碳酸鈣表面進行綜合改性活化處理，以增加碳酸鉤表面活性，提高其分散性。


圖1是改性后球狀產(chǎn)品的透射電鏡圖，圖2改性后針狀產(chǎn)品的透射電鏡圖。
具體實施方式
實施例1:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為10%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至70'C,將硬脂酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉按質(zhì)量比9 : 1的比例復(fù)配成活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌狀態(tài)下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的3。/。，撹拌并保溫50分鐘，然后趁熱過濾，并在7(TC下干燥，冷卻后研磨，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為96%,吸油值(DOP)約為40g/100gCaCO3，白度為93,照此方法制備的球狀，或針狀粒子分散性好，如圖1、圖2所示。
實施例2:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為12%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至7(TC,將硬脂酸鈉和十二烷基磺酸鈉按質(zhì)量比8 :2的比例復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的4%,攪拌并保溫50分鐘。然后趁熱過濾，并在7crc下干燥，冷卻后研磨，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)
品的活化率為95%，吸油值(DOP)約為42g/100gCaCO3，白度為93，粒子
分散性好。實施例3:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為13%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至75。C,將硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷和硬脂酸鈉按2 :8的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的5%，攪拌并保溫60分鐘，然后趁熱過濾，并在8(TC下干燥，冷卻后研磨，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為94%，吸油值(DOP)約28g/100gCaCO3，白度為94,粒子分散性好。
實施例4:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為14%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至75。C，將硅烷偶聯(lián)劑r氨丙基三乙氧基硅烷和硬脂酸鈉按3:7的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的6。/。，攪拌并保溫60分鐘，然后趁熱過濾，并在8(TC下干燥，冷卻后研磨，得到改性納米碳酸鉤產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為95%，吸油值(DOP)約36g/100gCaCO3,白度為94，粒子分散性好。
實施例5:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為15。/。的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至70'C，將硅烷偶聯(lián)劑Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、磷酸三丁酯和硬脂酸鈉按1 :1 :8的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的3%,攪拌并保溫60分鐘，然后趁熱過濾，并在8(TC下干燥，冷卻后研磨，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為94%，吸油值(DOP)約22g/100gCaCO3,白度為94,粒子分散性好。實施例6:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸錦懸浮液過濾后重新配置成濃度為16%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至7(TC,將硅烷偶聯(lián)劑Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸和硬脂酸鈉按2 : 8的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的4%，攪拌并保溫60分鐘，然后趁熱過濾，并在8(TC下干燥，冷卻后研磨，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為94%,吸油值(DOP)約為24g/100gCaC03,白度為94，粒子分散性好。
實施例7:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為17%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至75。C，將硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷、磷酸三丁酯和硬脂酸鈉按1 : 1 : 8的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的5%，攪拌并保溫50分鐘，然后趁熱過濾，并在7CTC下干燥，冷卻后碾壓粉碎，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為94%,吸油值(DOP)約為21g/100gCaCO3,白度為95,粒子分散性好。
實施例8:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為18%的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至75。C,將硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷、磷酸三丁酯和硬脂酸鈉按1 : 1 : 8的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的6%，攪拌并保溫50分鐘，然后趁熱過濾，并在7CTC下干燥，冷卻后碾壓粉碎，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為94%,吸油值(DOP)約為21g/100gCaCO3,白度為95,粒子分散性好。
實施例8:
以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為20。/。的懸浮液，在攪拌狀態(tài)下加熱至75。C，將硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷、磷酸三丁酯和硬脂酸鈉按1 :2:7的質(zhì)量比復(fù)配成的活化劑，溶于溶劑中，再將此溶液在攪拌下加入上述懸浮液中，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的5%，攪拌并保溫50分鐘，然后趁熱過濾，并在7CTC下干燥，冷卻后碾壓粉碎，得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。產(chǎn)品的活化率為94%，吸油值(DOP)約為21g/100gCaCO3,白度為95，粒子分散性好。
權(quán)利要求
1、一種改性納米碳酸鈣的制備方法，其步驟為①以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為10％～20％的懸浮液；②在攪拌狀態(tài)下，控制納米碳酸鈣懸浮液的溫度在70℃～80℃，將懸浮液的PH值控制在6.5～7.2之間，滴加活化劑溶液，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的3％～6％，攪拌并保溫50～60分鐘；③將經(jīng)上述處理后的產(chǎn)物趁熱過濾，烘干并研磨后即可得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于加入的活 化劑為離子型表面活性劑和硅烷偶聯(lián)劑，或者離子型表面活性劑和磷酸酯，或 者離子型表面活性劑、硅烷偶聯(lián)劑和磷酸酯。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于加入的離子 型表面活性劑為硬脂酸鈉，或者十二烷基苯磺酸鈉，或者十二烷基磺酸鈉；加 入的硅烷偶聯(lián)劑為，氨丙基三乙氧基硅烷，或者，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷；加入的磷酸酯為磷酸三丁酯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于烘干溫度為 7Q。O80。C。
全文摘要
一種改性納米碳酸鈣的制備方法，其步驟為①以碳酸鈣質(zhì)量計，將制備得到的納米碳酸鈣懸浮液過濾后重新配置成濃度為10％～20％的懸浮液；②在攪拌狀態(tài)下，控制納米碳酸鈣懸浮液的溫度在70℃～80℃，將懸浮液的pH值控制在6.5～7.2之間，滴加活化劑溶液，加入活化劑的量為納米碳酸鈣質(zhì)量的3％～6％，攪拌并保溫50～60分鐘；③將經(jīng)上述處理后的產(chǎn)物趁熱過濾，烘干并研磨后即可得到改性納米碳酸鈣產(chǎn)品。
文檔編號C01F11/18GK101525146SQ20081018366
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者劉小育, 惠 徐, 朱照琪, 李春雷, 鈞 翟, 茍國俊 申請人:蘭州理工大學