CN107325327A - 一种pvc管材用活性碳酸钙的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，属于碳酸钙制备技术领域。将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为30‑50℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散0.5‑2小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。本发明的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，制备方法简单，效率高，得到的碳酸钙活性高、高白度、低吸油值，与增塑剂相容性好，适用于PVC管材中使用。

Description

一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法
技术领域
本发明涉及一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，属于碳酸钙制备技术领域。
背景技术
碳酸钙是一种无机化合物，俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。主要成分：方解石，化学式是CaCO3，呈中性，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见物质，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙是重要的建筑材料，工业上用途甚广。碳酸钙是由钙离子和碳酸根离子结合生成的，所以既是钙盐也是碳酸盐。
纳米碳酸钙用于塑料中与树脂亲合性好，可有效增加或调节材料刚性、韧性以及弯曲强度等，并可改善塑料加工体系的流变性能，降低塑化温度，提高制品尺寸稳定，耐热性及表面光洁性，在NR、BR、SBR等橡胶体系中，容易混练，分散均匀，并可使胶质柔软，还能提高压出加工性能和模型流动性，使橡胶制品具有表面光滑，伸长率大，抗张强度高，永久变形小，耐弯曲性能好，耐撕裂强度高等特点。
一直以来，纳米碳酸钙的分散性和粒径分布决定了起应用性，纳米碳酸钙的分散性不好，粒径分布过宽会导致纳米碳酸钙的吸油值偏高，而应用于PVC管材中。纳米碳酸钙由于吸油值偏高会导致黏度变大，从而使得剪切力增大，塑化温度升高、塑化时间过长，导致胶料出现降解，从而导致白度偏低，现有工艺加入分散剂来提高纳米碳酸钙的分散程度和粒径分布，但是都难以应用到PVC管材上，造成了混料时间长、结团严重、制品表面粗糙，平整度不够等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，制备方法简单，效率高，得到的碳酸钙活性高、高白度、低吸油值，与增塑剂相容性好，适用于PVC管材中使用。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
本发明的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为30-50℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散0.5-2小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.002-0.008倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.1-0.3倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为300-800r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为5-10:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.1-0.5％，加入氧化钙后在50-80℃搅拌反应30-60分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为30-50℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.5-1％，碳化时间为2-4小时，碳化至终点pH为6.8-7.2,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为55-60℃，碳化时的压力为0.15-0.2Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的3-5％，碳化时间为1-2小时。
所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.01-0.05:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1-2，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为100-300r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2-3小时，然后反应1-2小时，反应温度为40-60℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
本发明选取聚乙二醇6000作为分散剂，无毒，有很好的水溶性，对聚合物和表面活性剂之间有强烈的相互作用，在水溶液中能形成复杂的聚合物-表面活性剂复合物，相对与磷酸盐等分散剂来说，不影响产品的白度和底色，二次碳化前加入重质碳酸钙粉末，利用低比表面和高比表面的碳酸钙搭配能够在分散剂中更稳定的分散和控制粒径分布，使得活化前的体系更均匀，更有利于表面包覆，节省活化时间和能耗。
采用液态油脂和硬脂酸皂化液对碳酸钙进行表面包覆，得到油脂皂化物包覆层，与增塑剂的相容性好，同时避免了对油的吸附，达到低吸油值的效果。
本发明的有益效果：制备方法简单，效率高，得到的碳酸钙活性高、高白度、低吸油值，与增塑剂相容性好，适用于PVC管材中使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1所示：本实施例的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为30-50℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散0.5-2小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.002-0.008倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.1-0.3倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为300-800r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为5-10:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.1-0.5％，加入氧化钙后在50-80℃搅拌反应30-60分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为30-50℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.5-1％，碳化时间为2-4小时，碳化至终点pH为6.8-7.2,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为55-60℃，碳化时的压力为0.15-0.2Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的3-5％，碳化时间为1-2小时。
所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.01-0.05:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1-2，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为100-300r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2-3小时，然后反应1-2小时，反应温度为40-60℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
实施例1
一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为45℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散1.5小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.005倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.13倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为300-800r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为8:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.15％，加入氧化钙后在70℃搅拌反应45分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为35℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.55％，碳化时间为2.5小时，碳化至终点pH为7.1,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为57℃，碳化时的压力为0.155Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的3.5％，碳化时间为1.5小时。
所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.04:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1.2，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为200r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2.3小时，然后反应1.2小时，反应温度为50℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
实施例2
一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为47℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散0.95小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.007倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.18倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为300-800r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为9:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.19％，加入氧化钙后在75℃搅拌反应55分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为45℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.59％，碳化时间为3.5小时，碳化至终点pH为7.05,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为57℃，碳化时的压力为0.165Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的4.2％，碳化时间为1.45小时。
所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.035:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1.7，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为150r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2.7小时，然后反应1.3小时，反应温度为45℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
实施例3
一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为45℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散2小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.0079倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.1-0.3倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为600r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为7.8:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.35％，加入氧化钙后在70℃搅拌反应50分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为35℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.59％，碳化时间为4小时，碳化至终点pH为6.98,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为58℃，碳化时的压力为0.18Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的3.8％，碳化时间为1.5小时。
所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.05:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为100r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2.3小时，然后反应1.4小时，反应温度为55℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
实施例4
一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为47℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散0.78小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.004倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.18倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为700r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为8:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.38％，加入氧化钙后在60℃搅拌反应55分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为45℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.95％，碳化时间为3.5小时，碳化至终点pH为7.0,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为57℃，碳化时的压力为0.19Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的4.5％，碳化时间为1.5小时。
所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.045:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1.7，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为200r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2.7小时，然后反应1.3小时，反应温度为54℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：将一次碳化白度大于96％的熟浆料，陈化12小时以上，陈化温度为30-50℃，然后加入聚乙二醇6000，搅拌分散0.5-2小时，再加入白度大于97.5％的重质碳酸钙粉末，进行二次碳化至pH小于7，再加入液态油脂和硬脂酸皂化液对二次碳化得到的碳酸钙进行表面处理，即得PVC管材用活性碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇6000的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.002-0.008倍，重质碳酸钙粉末的加入量为熟浆料重干基碳酸钙质量的0.1-0.3倍，重质碳酸钙粉末的激光粒度分布为D97小于5μm，Dmax小于8μm。
3.根据权利要求1所述的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述熟浆料的制备方法为将纯度＞99.5％，粒径小于1μm的氧化钙加入到含有表面活性剂的水中，再搅拌速度为300-800r/min的搅拌下加入氧化钙，水与氧化钙的质量比为5-10:1，表面活性剂为脂肪酸山梨坦或聚山梨酯，表面活性剂的质量浓度为0.1-0.5％，加入氧化钙后在50-80℃搅拌反应30-60分钟，然后通入CO2气体进行一次碳化，CO2气体的纯度为90％以上，碳化时的温度为30-50℃，每分钟加入CO2气体的质量为CaO质量的0.5-1％，碳化时间为2-4小时，碳化至终点pH为6.8-7.2,CaO转化为CaCO3的转化率大于99.5％。
4.根据权利要求1所述的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述二次碳化时CO2气体的纯度为95％以上，碳化时的温度为55-60℃，碳化时的压力为0.15-0.2Mpa，每分钟加入CO2气体的质量为一次碳化未转化的CaO以及重质碳酸钙粉末中的CaO总质量的3-5％，碳化时间为1-2小时。
5.根据权利要求1所述的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述液态油脂和硬脂酸皂化液与二次碳化得到的碳酸钙的质量比为0.01-0.05:1，液态油脂和硬脂酸皂化液的质量比为1:1-2，表面处理方法为在搅拌情况下，将液态油脂和硬脂酸皂化液均匀对加到二次碳化液中，搅拌速度为100-300r/min，液态油脂和硬脂酸皂化液加入时间为2-3小时，然后反应1-2小时，反应温度为40-60℃，完成对碳酸钙的表面包覆。
6.根据权利要求1所述的一种PVC管材用活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述重质碳酸钙的制备方法为将含CaCO3在90％以上的白石经粉碎、分级和分离得到。
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