CN102992374B - 一种碳酸钙微米球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单分散碳酸钙微米球的制备方法，是以氯化钙（CaCl2）为钙源、碳酸氢铵（NH4HCO3）为碳源，以聚苯乙烯磺酸钠（PSSS）为模板，在室温条件下合成单分散碳酸钙微球。所制得的碳酸钙颗粒为微米球，粒径可控，颗粒分布均匀，单分散性好，孔径分布窄，解决了以往碳酸钙合成过程中的颗粒分散问题。本发明方法工艺简单易控，成本低廉，环境友好，适于工业化生产，可通过反应条件来控制反应物的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及微米材料领域，具体地，是一种碳酸钙微米球的制备方法。
背景技术
在工业生产中，碳酸钙作为一种非常重要的新型无机填料被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料等工业，其所具有的特殊的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应，使其与常规粉体材料相比在补强性、透明性、分散性、触变性和流平性等方面都显示出明显的优势，而超细碳酸钙具有成本低廉、性能优良等特点，而从而大大拓宽了其应用范围，其增韧补强效果极大地改善和提高了相关行业产品的性能和质量。
超细碳酸钙粒子功能的好坏主要取决于碳酸钙产品的化学组成、形态特征、粒度大小等参数,其中最重要的是碳酸钙粒子的晶形和粒度分布；不同形态的超细碳酸钙，其应用领域和功能不同；目前，通过人为地控制碳酸钙的结晶,制得特殊晶形的微米碳酸钙产品，从而赋予产品更高的应用性能和附加值仍然是该行业开发的热点；在各种特殊晶形的超细碳酸钙产品中，球形碳酸钙具有良好的平滑性、流动性等特点，而被广泛应用于橡胶、涂料和高档油墨等行业中；目前，国内球形碳酸钙的制备研究已取得了一些进展， 有人曾利用在碳化反应中加入复合添加剂，以及采用仿生合成方法分别得到了球形碳酸钙粉体，并分别采用固相研磨法和液相直接混合法制得了椭球形和孪生球形碳酸钙颗（陈先勇，唐琴，胡卫兵．均匀大颗粒球形碳酸钙的仿生合成［J］．应用化学，2009，26( 5) : 562-565．），（陈先勇，唐琴，胡卫兵．均匀大颗粒球形碳酸钙的仿生合成［J］．应用化学，2009，26( 5) : 562-565．），（陈先勇，唐琴，史伯安，等．单分散球形纳米碳酸钙制备的研究［J］．非金属矿，2005，28( 2) : 1-2．），我们在沉淀碳酸钙的制备体系中加入模板，在室温条件下获得了粒径可控、颗粒分布均匀的碳酸钙微球。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉、工艺简单、环境友好及产率高的碳酸钙微米球的制备方法。
上述目的是通过如下技术方案实现的：
1）将有机模板溶于蒸馏水中，得到澄清溶液，所述有机模板为聚苯乙烯磺酸钠；
2）将氯化钙加入到澄清溶液中得到混合溶液1，室温下搅拌均匀；
3）将碳酸氢铵加入到混合溶液1中得到混合溶液2，混合溶液2中氯化钙的浓度为0.1mol/L~1.0mol/L，碳酸氢铵的浓度为0.5 mol/L~1.2 mol/L，聚苯乙烯磺酸钠的浓度为0.25- 4g/L，室温下搅拌均匀得到白色浑浊液；
4）室温密封静置60~120分钟后，产物用蒸馏水或乙醇清洗抽滤收集，60℃下干燥8h得到碳酸钙微米球。
本发明制备过程中，所有试剂均为商业产品，不需要再制备，本发明方法的成本价廉，生产工艺简单易控，产物产率高，适合大规模的工业生产。
附图说明
图1为实施例1制得碳酸钙微米球的扫描电镜照片；
图2为实施例2制得碳酸钙微米球的扫描电镜照片；
图3为实施例3制得碳酸钙微米球的氮气吸附-脱附等温线测试图和孔径分布图。
实施例1
将0.2g的聚苯乙烯磺酸钠溶于100ml的蒸馏水中得到澄清溶液，向澄清溶液中加入0.05 mol的氯化钙得到混合溶液1，搅拌均匀，然后将0.075mol的碳酸氢铵加入混合溶液1中得到混合溶液2，室温下搅拌1分钟得到白色浑浊液，室温密封静置60分钟，产物用蒸馏水或乙醇清洗抽滤收集，将产物在60℃下干燥8h即得到碳酸钙微米球；对本实施例产物（碳酸钙微米球）进行电镜扫描以观察其微观形貌，结果如图1所示，所得产物为球形，粒径约为1μm左右并且具有良好的分散性，无团聚现象。
实施例2
将0.25g的聚苯乙烯磺酸钠溶于100ml的蒸馏水中得到澄清溶液，向澄清溶液中加入0.01 mol的氯化钙得到混合溶液1，搅拌均匀，然后将0.05 mol的碳酸氢铵加入混合溶液1中得到混合溶液2，室温下搅拌1分钟得到白色浑浊液，室温密封静置60分钟，产物用蒸馏水或乙醇清洗抽滤收集，将产物在60℃下干燥8h即得到碳酸钙微米球；对本实施例产物（碳酸钙微米球）进行电镜扫描以观察其微观形貌，结果如图2所示，所合成的产物为球形，具有良好的分散性且无团聚现象。
实施例3
将0.4g的聚苯乙烯磺酸钠溶于100ml的蒸馏水中得到澄清溶液，向澄清溶液中加入0.1 mol的氯化钙得到混合溶液1，搅拌均匀，然后将0.12 mol的碳酸氢铵快速加入混合溶液1中得到混合溶液2，室温下搅拌1分钟得到白色浑浊液，室温密封静置90分钟，产物用蒸馏水或乙醇清洗抽滤收集，将产物在60℃下干燥8h即得到碳酸钙微米球，所合成的产物的SEM照片与实施例1相似。
实施例4
将0.25g的聚苯乙烯磺酸钠溶于120ml的蒸馏水中得到澄清溶液，向澄清溶液中加入0.03 mol的氯化钙得到混合溶液1，搅拌均匀，然后将0.06 mol的碳酸氢铵快速加入混合溶液1中得到混合溶液2，室温下搅拌1分钟得到白色浑浊液，室温密封静置120分钟，产物用蒸馏水或乙醇清洗抽滤收集，将产物在60℃下干燥8h即得到碳酸钙微米球，所合成的产物的SEM照片与实施例1相似。
对本发明的碳酸钙微米球进行氮气吸附-脱附等温线测试，结果如图3所示：所合成的碳酸钙微米球是典型的介孔结构，孔径为3～4 nm。
Claims (3)
1.一种碳酸钙微米球的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将有机模板溶于蒸馏水中，得到澄清溶液，所述有机模板为聚苯乙烯磺酸钠；
2）将氯化钙加入到澄清溶液中得到混合溶液1，室温下搅拌均匀；
3）将碳酸氢铵加入到混合溶液1中得到混合溶液2，混合溶液2中氯化钙的浓度为0.1mol/L~1.0mol/L，碳酸氢铵的浓度为0.5 mol/L~1.2 mol/L，有机模板的浓度为0.25- 4g/L，室温下搅拌均匀得到白色浑浊液；
4）室温密封静置60~120分钟后，产物用蒸馏水或乙醇清洗抽滤收集，干燥得到碳酸钙微米球。
2.如权利要求1所述的一种碳酸钙微米球的制备方法，其特征在于：所述干燥的条件为：60℃下干燥8h。
3.如权利要求1所述的一种碳酸钙微米球的制备方法，其特征在于：所述碳酸钙微米球粒径为1~1.5微米，其孔径分布窄，为3~4 nm之间。
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