一種球形納米碳酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種球形納米碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟：(1)將氟化鈣、氯化鈣、硝酸鈣中的一種或幾種溶于水配置成Ca2+為1～5mol/L的溶液，調(diào)PH至4～5，形成溶液A；(2)將鈦酸四乙酯按照1:1～1:4的體積比溶于乙醇，形成溶液B；(3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成濃度為1～5mol/L的溶液C；(4)將A、B溶液以5:1～10:1體積比混合形成溶液D，置于300MHz～300GHz微波中，以0.1～10ml/min將溶液C滴至溶液D，繼續(xù)反應(yīng)10～30min；(5)過濾，水洗；(6)醇洗，在400～600℃加熱1～4h，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明能夠提高產(chǎn)品的白度和表面強(qiáng)度。
【專利說明】
一種球形納米碳酸鈣的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)填料領(lǐng)域，尤其涉及一種球形納米碳酸鈣的制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]碳酸鈣是目前用途最廣泛的化工產(chǎn)品，作為一種性能優(yōu)良的添加劑和補(bǔ)強(qiáng)劑，被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、涂料、紡織、油墨、牙膏、化妝品、日用品、食品、醫(yī)藥等工業(yè)，可以提尚制品的耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性、剛度及可加工性，改善制品的表面色澤度，提尚制品的綜合力學(xué)性能，并降低制品的成本。自從自造工業(yè)從酸性造紙工藝轉(zhuǎn)向堿性或中性造紙工藝，造紙行業(yè)中大量使用廉價(jià)的碳酸鈣代替以往的滑石和瓷土，碳酸鈣加入紙張涂覆料中可以提高涂覆層的光澤、百度、不透明度、油吸收性、平滑度、抗老化性和耐菌性。隨著造紙行業(yè)的發(fā)展，對作為白色填充劑的碳酸鈣提出了更高的要求，如要求粒度更加細(xì)小、均勻，能夠更好地提高白度和表面強(qiáng)度。
[0003]因此，開發(fā)新的方法制備性能優(yōu)異的碳酸鈣，以滿足造紙行業(yè)對白色填充劑越來越高的要求，是十分具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種球形納米碳酸鈣的制備方法，能夠制備平均粒徑為50?10nm的球形碳酸鈣，能夠進(jìn)一步提高紙張的白度和表面強(qiáng)度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007](I)將氟化鈣、氯化鈣、硝酸鈣中的一種或幾種溶于水配置成Ca2+濃度為I?5mol/L的溶液，加硝酸將溶液的PH調(diào)至4?5，形成溶液A;
[0008](2)將鈦酸四乙酯按照1:1?1:4的體積比溶于乙醇，形成溶液B;
[0009](3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成碳酸銨或碳酸氫銨濃度為I?5mol/L的溶液C；
[0010](4)將A、B溶液按照5:1?1:1的體積比混合形成溶液D，置于頻率為300MHz?300GHz微波環(huán)境中，以0.1?10ml/min的滴速將溶液C滴加至溶液D，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10?30min;在微波擾動(dòng)下，C溶液中的碳酸根離子將D溶液中的鈣和鈦沉淀出來，且C溶液的適當(dāng)?shù)嗡俸蛪A性環(huán)境，控制顆粒形成球形形貌；
[0011](5)將步驟(4)所得的混合物過濾，將濾餅水洗至PH為6?7 ；
[0012](6)將步驟(5)所得的濾餅醇洗，在400?600 °C加熱I?4h，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品O
[0013]具體的，上述步驟(4)中A、B溶液的體積比為8:1?1:1。適當(dāng)?shù)拟佀崴囊阴サ募尤肟梢愿纳飘a(chǎn)品的白度，但是過多的加入量會(huì)增加成本并影響顆粒形貌的均勻性。
[0014]具體的，上述步驟(4)的微波環(huán)境的頻率為2400?2500MHz。
[0015]具體的，上述步驟(4)的溶液C的滴速為I?5ml/min。滴速和頻率很大程度上決定了產(chǎn)品顆粒的大小。
[0016]具體的，上述步驟(6)的加熱溫度為450?500°C，加熱時(shí)間為2?3h。加熱處理后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，有利于提高防潮、防腐蝕、防火性能。
[0017]具體的，上述步驟(6)的醇洗為乙醇清洗。乙醇無毒、易得、后處理簡單，不影響產(chǎn)品性能，適于工業(yè)化應(yīng)用。
[0018]具體的，上述最終產(chǎn)品的形貌為球形。球形形貌可以提高分散性、均勻性以及對光的反射和散射，有利于提高產(chǎn)品的白度、強(qiáng)度、防潮、防腐蝕、防火性能。
[0019]具體的，上述最終產(chǎn)品的平均粒徑為50?lOOnm。所述平均粒徑是累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對應(yīng)的粒徑，在該范圍內(nèi)的產(chǎn)品的分散性好，過大或過小的粒徑均不利于分散，且可能會(huì)降低白度。
[0020]具體的，上述最終產(chǎn)品的的亨特白度為95.0?99.99。亨特白度越高，作為填料得到的廣品白度就更尚。
[0021]本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0022]I)本發(fā)明能夠制備出平均粒徑為50?10nm的球形碳酸鈣，亨特白度為95.0?99.99,能夠提高白度和表面強(qiáng)度，利于制造高品質(zhì)的紙張；2)本發(fā)明在頻率為300MHz?300GHz微波環(huán)境中進(jìn)行沉淀結(jié)晶，顆粒的成分更為均勻，粒徑分布更集中，且能耗不高，有利于生產(chǎn)成本的控制；3)本發(fā)明通過鈦酸四乙酯將部分二氧化鈦均勻添加至產(chǎn)品中，有利于進(jìn)一步提尚廣品的白度;4)本發(fā)明的廣品具有球形形貌，在有機(jī)物中的分散性更好，對光的反射和散射更加均勻，因此白度更高，質(zhì)輕且強(qiáng)度高，同時(shí)防潮、防腐蝕、防火效果均得到一定的提升，有利于作為高品質(zhì)紙張的填料。
【【具體實(shí)施方式】】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0024]以下所提供的實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，所描述的步驟也不是用以限制其執(zhí)行順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有公知常識(shí)對本發(fā)明做顯而易見的改進(jìn)亦落入本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0025]實(shí)施例一
[0026]—種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0027](I)將氟化鈣溶于水配置成Ca2+濃度為lmol/L的溶液，加硝酸將溶液的PH調(diào)至4?5，形成溶液A;
[0028](2)將鈦酸四乙酯按照1:1的體積比溶于乙醇，形成溶液B;
[0029](3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成碳酸銨或碳酸氫銨濃度為lmol/L的溶液C;
[0030](4)將A、B溶液按照5:1的體積比混合形成溶液D，置于頻率為300MHz微波環(huán)境中，以0.lml/min的滴速將溶液C滴加至溶液D，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10?30min;
[0031](5)將步驟(4)所得的混合物過濾，將濾餅水洗至PH為6?7;
[0032](6)將步驟(5)所得的濾餅用乙醇清洗，在400°C加熱4h，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品。
[0033]經(jīng)過測定，最終產(chǎn)品的平均粒徑為100nm，外觀呈球形，亨特白度為99.36，以該產(chǎn)品為填料的紙張的表面強(qiáng)度比相同條件下以常規(guī)輕質(zhì)鈣為填料的紙張?zhí)岣呒s10%(拉毛速度增加了約10%)。
[0034]實(shí)施例二
[0035]—種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0036](I)將氯化鈣溶于水配置成Ca2+濃度為3mo VL的溶液，加硝酸將溶液的PH調(diào)至4?5，形成溶液A;
[0037](2)將鈦酸四乙酯按照1:2的體積比溶于乙醇，形成溶液B;
[0038](3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成碳酸銨或碳酸氫銨濃度為3mol/L的溶液C;
[0039](4)將A、B溶液按照8:1的體積比混合形成溶液D，置于頻率為2400MHz微波環(huán)境中，以lml/min的滴速將溶液C滴加至溶液D，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10?30min;
[0040](5)將步驟(4)所得的混合物過濾，將濾餅水洗至PH為6?7;
[0041](6)將步驟(5)所得的濾餅用乙醇清洗，在450°C加熱3h，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品。
[0042]經(jīng)過測定，最終產(chǎn)品的平均粒徑為90nm，外觀呈球形，亨特白度為98.56，以該產(chǎn)品為填料的紙張的表面強(qiáng)度比相同條件下以常規(guī)輕質(zhì)鈣為填料的紙張?zhí)岣呒s10% (拉毛速度增加了約10%)。
[0043]實(shí)施例三
[0044]—種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0045](I)將硝酸鈣溶于水配置成Ca2+濃度為3mol/L的溶液，加硝酸將溶液的PH調(diào)至4?5，形成溶液A;
[0046](2)將鈦酸四乙酯按照1:4的體積比溶于乙醇，形成溶液B;
[0047](3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成碳酸銨或碳酸氫銨濃度為3mol/L的溶液C;
[0048](4)將A、B溶液按照9:1的體積比混合形成溶液D，置于頻率為2500MHz微波環(huán)境中，以5ml/min的滴速將溶液C滴加至溶液D，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10?30min;
[0049](5)將步驟(4)所得的混合物過濾，將濾餅水洗至PH為6?7;
[0050](6)將步驟(5)所得的濾餅用乙醇清洗，在500°C加熱2h，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品。[0051 ]經(jīng)過測定，最終產(chǎn)品的平均粒徑為78nm，外觀呈球形，亨特白度為97.06，以該產(chǎn)品為填料的紙張的表面強(qiáng)度比相同條件下以常規(guī)輕質(zhì)鈣為填料的紙張?zhí)岣呒s10% (拉毛速度增加了約10%)。
[0052]實(shí)施例四
[0053]一種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0054](I)將氟化鈣和氯化鈉按照1:1的摩爾比溶于水配置成Ca2+濃度為5mol/L的溶液，加硝酸將溶液的PH調(diào)至4?5，形成溶液A;
[0055](2)將鈦酸四乙酯按照1:4的體積比溶于乙醇，形成溶液B;
[0056](3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成碳酸銨或碳酸氫銨濃度為5mol/L的溶液C;
[0057](4)將A、B溶液按照10:1的體積比混合形成溶液D，置于頻率為300MHz微波環(huán)境中，以10ml/min的滴速將溶液C滴加至溶液D，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10?30min;
[0058](5)將步驟(4)所得的混合物過濾，將濾餅水洗至PH為6?7;
[0059 ] (6)將步驟(5)所得的濾餅醇洗，在600 °C加熱Ih，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品。
[0060]經(jīng)過測定，最終產(chǎn)品的平均粒徑為50nm，外觀呈球形，亨特白度為95.0，以該產(chǎn)品為填料的紙張的表面強(qiáng)度比相同條件下以常規(guī)輕質(zhì)鈣為填料的紙張?zhí)岣呒s10% (拉毛速度增加了約10%)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將氟化鈣、氯化鈣、硝酸鈣中的一種或幾種溶于水配置成Ca2+濃度為I?5mol/L的溶液，加硝酸將溶液的PH調(diào)至4?5，形成溶液A; (2)將鈦酸四乙酯按照1:1?1:4的體積比溶于乙醇，形成溶液B; (3)將碳酸銨或碳酸氫銨溶于水，形成碳酸銨或碳酸氫銨濃度為I?5mol/L的溶液C; (4)將A、B溶液按照5:1?10:1的體積比混合形成溶液D，置于頻率為300MHz?300GHz微波環(huán)境中，以0.1?10ml/min的滴速將溶液C滴加至溶液D，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)10?30min; (5)將步驟(4)所得的混合物過濾，將濾餅水洗至PH為6?7; (6)將步驟(5)所得的濾餅醇洗，在400?600°C加熱I?4h，研磨粉碎，得到最終產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中A、B溶液的體積比為8:1?1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)的微波環(huán)境的頻率為2400?2500MHz。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)的溶液C的滴速為I?5ml/min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)的加熱溫度為450?500 °C，加熱時(shí)間為2?3h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)的醇洗為乙醇清洗。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述最終產(chǎn)品的形貌為球形。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述最終產(chǎn)品的平均粒徑為50?lOOnm。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述最終產(chǎn)品的的亨特白度為95.0?99.99。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK105967214SQ201610489076
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】袁陸峰, 張文凱
【申請人】張文凱