專利名稱：一種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，具體涉及一種形貌可控的納米碳酸鉀的制 備方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣是一種新型超細(xì)固體材料。它不僅具有普通碳酸鉤的增加產(chǎn)品 體積，降低產(chǎn)品成本的作用，還具有優(yōu)秀的補(bǔ)強(qiáng)與半補(bǔ)強(qiáng)性，成為一種優(yōu)異的
功能材料。目前已知的納米碳酸鉤制備方法對(duì)生石灰質(zhì)量要求較高(通常95% 以上)，成本較高，難以大面積推廣，從而限制了納米碳酸鈣工業(yè)的發(fā)展。其次 納米碳酸鈣的形貌是決定其應(yīng)用性能的一個(gè)重要因素，如何做到形貌可控是合 成納米碳酸錦的關(guān)鍵技術(shù)，而對(duì)各種形貌納米碳酸鉤的制備往往采用不同的工 藝路線和設(shè)備，設(shè)備投資規(guī)模大，且工藝成本高，條件苛刻、性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米碳酸錦的制備方法。 本發(fā)明是一種納米碳酸鈣的制備方法，其步驟為
① 先將工業(yè)氧化鈣加到6CT07(TC的熱水中恒溫?cái)嚢枭蒀a (0H) 2懸浮 液，工業(yè)氧化鉤與水的質(zhì)量比為6/100~8/100,經(jīng)200~300目網(wǎng)篩過篩分離除 渣、陳化，控制懸浮液濃度為4%~9%。
② 在攪拌狀態(tài)下，加入易溶于水的晶形控制劑，以控制碳酸鈣產(chǎn)物的形貌 和結(jié)構(gòu)，晶形控制劑的加入量為Ca (0H) 2懸浮液的0.1%~2%。
③ 在上述懸浮液中通入二氧化碳和空氣的混合氣體，其中的二氧化碳的比 例為25 40%,進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度為12~18'C;攪拌速度為 300r/min~500r7min。
④ 在上述反應(yīng)過程中加入分散劑，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉，或者十二烷基磺酸鈉，或者焦磷酸鈉，分散劑的加入量為Ca(OH)2懸浮液的0.1 0.3。/0, 當(dāng)懸浮液的PH降為6.8 7.2時(shí)停止反應(yīng)，過濾，烘干即可得到產(chǎn)品。
本發(fā)明是以工業(yè)生產(chǎn)的普通石灰(氧化鈣含量90%-95%)為原料，在基 本相同的工藝操作條件下，通過在反應(yīng)過程的不同時(shí)段加入不同的無機(jī)晶形導(dǎo) 向劑及分散劑的操作來制備不同形貌的優(yōu)質(zhì)超微碳酸鈣。以硫酸為晶形導(dǎo)向劑 制備球形納米碳酸鈣，以六偏磷酸鈉為晶形導(dǎo)向劑制備針狀納米碳酸鈣；以焦 磷酸鈉為晶形導(dǎo)向劑制備片狀納米碳酸鈣。反應(yīng)過程所用晶形控制劑價(jià)格低， 用量少。本發(fā)明方法制備的納米碳酸鈣其形貌整體統(tǒng)一、分散性較好。球狀產(chǎn) 品的粒徑為30~40nm。針狀產(chǎn)品長徑比為15~20,徑向約為20 30nm。片狀 產(chǎn)品平面平均大小0.2 pm xo. 12pm (長x寬)。


圖1為實(shí)施例1所得球狀產(chǎn)品的透射電鏡圖，圖2為實(shí)施例2所得針狀產(chǎn) 品的透射電鏡圖，圖3為實(shí)施例3所得片狀產(chǎn)品的透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到6(TC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(OH)2懸浮液，工業(yè)氧化鈣與水的質(zhì)量比為6/100,經(jīng)200目過篩分離除 渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為5%，在攪拌狀態(tài)下加入晶形控制劑 0.1mol/L的硫酸60mL,在上述懸浮液中通入二氧化碳體積含量為30%的二氧 化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為16°C,攪拌速 度為300r/min,在反應(yīng)過程中加入分散劑焦磷酸鈉5.3 g,當(dāng)懸浮液的PH降為 6.8時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在6(TC烘干即可得到球形的納米碳酸鈣，平均粒 徑40nm。圖1所示為產(chǎn)品的透射電鏡照片。
實(shí)施例2
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到7CTC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(OH)2懸浮液，工業(yè)氧化努與水的質(zhì)量比為7/100,經(jīng)250目網(wǎng)篩過篩分 離除渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為8%，在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài)下加入晶形控制劑六偏磷酸鈉7g,在上述溶液相中通入二氧化碳體積含量為30 %的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)。碳化反應(yīng)的溫度控制為15°C; 攪拌速度為400r/min，在反應(yīng)過程中加入分散劑十二烷基苯磺酸鈉8 g，當(dāng)懸浮 液的PH降為7.0時(shí)停止反應(yīng)，過濾，在70'C烘干即可得到針狀的納米碳酸鈣 粒子，針狀產(chǎn)品長徑比為15-20,徑向約為20-30nm。產(chǎn)品透射電鏡照片見說 明書附圖。 實(shí)施例3
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到7CTC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(0H)2懸浮液，工業(yè)氧化鉤與水的質(zhì)量比為8/100，經(jīng)300目網(wǎng)篩過篩分 離除渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為6%，在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài) 下加入晶形控制劑焦磷酸鈉2.6 g,在上述懸浮液中通入二氧化碳體積含量為30 %的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為16°C， 攪拌速度為500r/min,在反應(yīng)過程中加入分散劑十二烷基磺酸鈉11 g,當(dāng)懸浮 液的PH降為7.0時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在6CTC烘干即可得到片狀的納米碳 酸鈣粒子，如圖2所示，片狀產(chǎn)品平面平均大小0.2|jm><0.12|jm (長x寬)。
實(shí)施例4
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到6crc熱水中恒溫?cái)嚢枭?br> Ca(0H)2懸浮液，工業(yè)氧化鉤與水的質(zhì)量比為6/100，經(jīng)300目過篩分離除 渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為9%，在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài)下加 入晶形控制劑0.1mol/L硫酸80mL,在上述懸浮液中通入二氧化碳體積含量為 40%的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為 15°C，攪拌速度為400r/min，在反應(yīng)過程中加入分散劑焦磷酸鈉14g，當(dāng)懸浮 液的PH降為6.9時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在6CTC烘干即可得到球形的納米碳 酸鉤。
實(shí)施例5
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到60。C熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(0H)2懸浮液，工業(yè)氧化錦與水的質(zhì)量比為8/100,經(jīng)300目過篩分離除渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為9%，在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài)下加 入晶形控制劑0.1mol/L硫酸80mL,在上述懸浮液中通入二氧化碳體積含量為 35%的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為 12°C，攪拌速度為500r/min，在反應(yīng)過程中加入分散劑焦磷酸鈉14g，當(dāng)懸浮 液的PH降為7.2時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在6CTC烘干即可得到球形納米碳酸 4丐。
實(shí)施例6
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到6CTC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(OH)2懸浮液，工業(yè)氧化鈣與水的質(zhì)量比為7/100,經(jīng)200目過篩分離除 渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為4%，在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài)下加 入晶形控制劑0.1mol/L硫酸50mL，在上述懸浮液中通入二氧化碳體積含量為 25%的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為 18°C,攪拌速度為300r/min,在反應(yīng)過程中加入分散劑焦磷酸鈉5g，當(dāng)懸浮液 的PH降為6.9時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在6CrC烘干即可得到球形納米碳酸鈣。
實(shí)施例7
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到7CTC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(OH)2懸浮液，工業(yè)氧化鈣與水的質(zhì)量比為6/100,經(jīng)200目網(wǎng)篩過篩分 離除渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為4%,在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài) 下加入晶形控制劑六偏磷酸鈉6g，在上述懸浮液中通入二氧化碳體積含量為35 %的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為12°C, 攪拌速度為400r/min，在反應(yīng)過程中加入分散劑十二烷基苯磺酸鈉7g，當(dāng)懸浮 液的PH降為7.0時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在6CTC烘干即可得到針狀納米碳酸 努。
實(shí)施例8
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到7CTC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(OH)2懸浮液，工業(yè)氧化鉤與水的質(zhì)量比為8/100,經(jīng)300目網(wǎng)篩過篩分 離除渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為9%,在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài)下加入晶形控制劑六偏磷酸鈉12g,在上述溶液相中通入二氧化碳含量為35% 的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為17°C， 攪拌速度為500r/min,在反應(yīng)過程中加入分散劑十二烷基磺酸鈉14g，當(dāng)懸浮 液的PH降為7.0時(shí)停止反應(yīng)，進(jìn)行過濾，在7CTC烘干即可得到針狀納米碳酸 鉤。
實(shí)施例9
先將一定量的煅燒后生成的工業(yè)氧化鈣加入到7CTC熱水中恒溫?cái)嚢枭?Ca(0H)2懸浮液，工業(yè)氧化鈣與水的質(zhì)量比為7/100，經(jīng)300目網(wǎng)篩過篩分 離除渣、陳化，取5L上述懸浮液，控制濃度為8。/。，在攪拌狀態(tài)下在攪拌狀態(tài) 下加入晶形控制劑焦磷酸鈉4g，在上述溶液相中通入二氧化碳體積含量為35 %的二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度控制為12°C, 攪拌速度為400r/min,在反應(yīng)過程中加入分散劑十二烷基苯磺酸鈉15g,當(dāng)懸 浮液的PH降為6.8時(shí)停止反應(yīng)，過濾，在6CrC烘干即可得到片狀納米碳酸鈣。
權(quán)利要求
1、一種納米碳酸鈣的制備方法，其步驟為①先將工業(yè)氧化鈣加到60℃～70℃的熱水中恒溫?cái)嚢枭蒀a(OH)2懸浮液，工業(yè)氧化鈣與水的質(zhì)量比為6/100～8/100，經(jīng)200～300目網(wǎng)篩過篩分離除渣、陳化，控制懸浮液濃度為4％～9％；②在攪拌狀態(tài)下，加入易溶于水的晶形控制劑，以控制碳酸鈣產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)，晶形控制劑的加入量為Ca(OH)2懸浮液的0.1％～2％；③在上述懸浮液中通入二氧化碳和空氣的混合氣體，其中的二氧化碳的比例為25～40％，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度為12～18℃；攪拌速度為300r/min～500r/min；④在上述反應(yīng)過程中加入分散劑，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉，或者十二烷基磺酸鈉，或者焦磷酸鈉，分散劑的加入量為Ca(OH)2懸浮液的0.1～0.3％，當(dāng)懸浮液的PH降為6.8～7.2時(shí)停止反應(yīng)，過濾，烘干即可得到產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于晶形控制劑為硫 酸，或六偏磷酸鈉，或焦磷酸鈉；以硫酸為晶形導(dǎo)向劑制備球形納米碳酸鈣， 以六偏磷酸鈉為晶形導(dǎo)向劑制備針狀納米碳酸鈣；以焦磷酸鈉為晶形導(dǎo)向劑制 備片狀納米碳酸鈣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于步驟3的干燥溫 度為60°C~70°C。
全文摘要
一種納米碳酸鈣的制備方法，先將工業(yè)氧化鈣加到60℃～70℃的熱水中恒溫?cái)嚢枭蒀a(OH)₂懸浮液，工業(yè)氧化鈣與水的質(zhì)量比為6/100～8/100，控制懸浮液濃度為4％～9％，在攪拌狀態(tài)下，加入易溶于水的晶型控制劑，以控制碳酸鈣產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)，晶型控制劑的加入量為Ca(OH)₂懸浮液的0.1％～2％；在懸浮液中通入二氧化碳和空氣的混合氣體，進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度為12～18℃；攪拌速度為300r/min～500r/min；加入分散劑，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉，或者十二烷基磺酸鈉，或者焦磷酸鈉，當(dāng)懸浮液的pH降為6.8～7.2時(shí)停止反應(yīng)，過濾，烘干即可得到產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C01F11/00GK101525147SQ20081018366
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)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, 常成功, 惠 徐, 朱照琪, 李春雷, 茍國俊 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)