CN110614020A - 一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，由以下重量份数的原料组分制备而成：氢氧化钙50～100份，氢氧化钠0～5份，氢氧化钾0～5份，无机保湿剂1～5份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉1～5份，无机粘合剂1～5份，PH指示剂0.01～1份，去离子水10～20份。本发明还提供了本发明提供的一种一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂制备方法，最终本发明制得的高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，二氧化碳吸收率高，且内部粘结性能强且持久，在很强的冲击条件下及长时间保存后都不易产生粉末，可用于医院麻醉循环系统中吸收人体呼出的二氧化碳以及传统钠石灰使用的领域，如化学分析、煤矿、潜水、航天等。

Description

一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及吸收剂技术领域，尤其是一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳 吸收剂及其制备方法。

背景技术

在许多生产与科学领域，例如宇航、牵涉、医药、化工、冶金等，需要去 除气体中的二氧化碳，因此，二氧化碳吸收剂在气体分析、纯气制备及医学临 床等领域应用广泛，如在循环紧闭麻醉(或低流量吸入麻醉)中必须使用二氧 化碳吸收剂，自1914年起，碱石灰就开始成为回复呼吸与麻醉中二氧化碳吸收 剂的主要选择。作为临床医用二氧化碳吸收剂，要求能有效地脱除二氧化碳， 同时对麻醉剂本身应是惰性的，不会产生毒性反应，而且，为了避免因吸收剂 粉尘过多使患者出现“呛嗓子”现象，二氧化碳吸收剂本身需要具备一定的强 度。另外，二氧化碳吸收剂还应具备指示作用来提示其有效失效性。目前医用 二氧化碳吸收剂包括有氢氧化钙型、氢氧化钡型和氢氧化锂型吸收剂，其中氢 氧化钙型吸收剂因其良好的吸收效率和廉价的成本，是目前应用最广泛的医用 二氧化碳吸收剂，国内也有多家厂家生产。但目前国内产品普遍存在颗粒内结 合较差，硬度较低，容易在运输和使用过程中由于碰撞产生微细粉末，而这在 临床麻醉中是非常危险的，细小粉末会被病患吸入导致哮喘或呼吸困难等，因 此，虽然国内产品价格低廉，其市场仍比不上进口产品。因此，研发高硬度低 粉尘的氢氧化钙型二氧化碳吸收剂非常必要。

在专利CN1155438C中，以氢氧化钙为吸收物，加入了无机保湿剂如氯 化镁或氯化钙，以及有机保湿剂如二羟基或多羟基物质等来保持吸收剂中的水 分。该发明采用硫酸钙半水合物(石膏)作为沉降剂并配伍可产生氢气的铝粉， 来提高颗粒的抗碎强度以及内部蓬松度，但石膏的粘结性较低，难以得到较高 硬度的产品颗粒，而且该发明中不含氢氧化钠或氢氧化钾，使其吸收二氧化碳 的能力会下降。

专利CN102258938B公开了一种医用二氧化碳吸收剂钠石灰及其制备方 法，该发明以氢氧化钙为主要吸收物，同时加入少量氢氧化钠或氢氧化钾，采 用药用崩解剂，如羧甲基淀粉钠、交联聚维酮、低取代羟丙纤维素、微晶纤维 素等，来提高产品内部的疏松度，产品硬度通过挤出装置的调控来实现。由于 崩解剂的主要作用是消除片剂的结合力使片剂崩解，而挤出工艺也很难得到致 密的产品颗粒，因此，这种方法无法得到硬度很高的产品，而且在长期保存后 易于掉粉。

专利CN104399359A公开了一种医用二氧化碳吸收剂及其制备方法，该 方法以氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化锂为吸收物，同样加入了崩解 剂微晶纤维素，最终产品为研磨至800目的粉末。该发明中氢氧化钠、氢氧化 钾的含量很高(超过了50％)，在临床使用容易发生毒性反应，而且粉末状的产 品本身就有“呛嗓子”的危险，因此，完全不适用于医用临床领域。

上述专利都采用了崩解剂来实现产品内部疏松，以提高二氧化碳吸收率， 但崩解剂的崩解特性及低黏结性导致产品硬度不高，同时在长期保存过程中就 易于粉化，陈丰采用了硅铝酸钠等作为无机粘合剂、聚乙烯醇(PVA)为有机粘 合剂来制备氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，硅铝酸钠可以有效地提高产品硬度， PVA则可防止产品的粉化，但由于PVA不能耐高温，产品干燥温度不能超过100℃，使得硅铝酸钠与氢氧化钙之间的反应不够好，最终产品硬度仍然不高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸 收剂及其制备方法，所得吸收剂颗粒粘结能力很强，在运输和使用过程中无掉 粉，长期保存无粉化现象，安全性很高。

本发明的技术方案为：一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，由以 下重量份数的原料组分制备而成，氢氧化钙50～100份，氢氧化钠0～5份，氢 氧化钾0～5份，无机保湿剂1～5份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉1～5份，无机粘 合剂1～5份，PH指示剂0.01～1份，去离子水10～20份；其中所述无机粘合 剂为硅铝酸钠或白水泥。

优选地，所述氢氧化钙70～80份，氢氧化钠0～3份，氢氧化钾0～3份， 保湿剂2～3份，乙烯醋酸乙烯共聚物2～4份，无机粘合剂1～5份，PH指示 剂0.01～1份，去离子水10～25份。

优选地，所述乙烯醋酸乙烯共聚物为粉料，熔点为90～120℃，熔指为40～ 100g/10min，粉末粒度为50目以上。

优选地，所述无机保湿剂采用氯化镁或氯化钙中的一种；PH指示剂采用甲 基紫或达旦黄中的一种。

优选地，所述无机粘合剂为硅铝酸钠。

作为一个总的技术方案，本发明还提供了一种新型高强度氢氧化钙型二氧 化碳吸收剂制备方法，包括以下步骤，

(1)将部分氢氧化钠、氢氧化钾与其他所有原料初步预混，在球磨机中球 磨一段时间；

(2)加入适量去离子水，再压制成预定形状的颗粒、片或料条；

(3)烘干一段时间；

(4)将剩余氢氧化钠、氢氧化钾配成水溶液均匀喷雾至产品表面，再烘干 一段时间；

(5)最后通过水化处理至一定含水量后得到成品(水10～20份)。

优选地，所述步骤(1)中球磨时间为20～90min。

优选地，所述步骤(2)中通过模压方法压制成型成预定形状的颗粒、片或 料条。

优选地，所述步骤(3)采用烘箱中在120～140℃下烘干5～15min。

优选地，所述步骤(1)中其部分氢氧化钠的重量与氢氧化钠的总重量比为 0～0.67∶1，所述步骤(1)中其部分氢氧化钾的重量与氢氧化钾的总重量比为 0～0.67∶1；所述步骤(4)中采用烘箱在120～140℃下烘干5～15min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明混料过程中采用了球磨的方式，使各种原料的粒度更细，混合 效果更好；

(2)本发明的一特点是制备过程中氢氧化钠或氢氧化钾分两次加入或仅在 后段干燥工序中加入，一部分先与其他原料混合，剩余部分以水溶液形式喷在 产品表面，因此产品表面碱性较强；本发明中采用硅铝酸钠作为无机粘合剂， 其一般难以与氢氧化钙产生反应，只有加入氢氧化钠或氢氧化钾后的强碱性环 境下，硅铝酸钠在较高温度下会与氢氧化钙反应得到硅酸钙、铝酸钙、硅酸三 钙等强化剂产物，这些强化剂把氢氧化钙粘结在一起，从而获得高强度；通常 要达到足够的强碱性，需要添加较高含量的氢氧化钠或氢氧化钾，易于与常用 麻醉剂产生毒性反应，本发明通过使氢氧化钠或氢氧化钾集中于产品表面，从 而在低含量的氢氧化钠或氢氧化钾条件下使产品表面具有强碱性，硅铝酸钠易 于与表层氢氧化钙反应形成强硬的表面，使产品能获得很高的表面硬度，避免 掉粉现象；

(3)本发明的另一特点在于还采用了乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂粉 末作为有机黏合剂。仅使用硅铝酸钠作为无机粘合剂虽然可以获得很高的初始 表面硬度，但随着放置时间的延长，产品颗粒外层氢氧化钙吸水后会发生微量 溶解，从而导致内部作用力逐渐减弱，最终表现为产品的粉化；本发明采用添 加EVA树脂粉末来解决这一问题，EVA树脂粉末粒径很小，易于在其它原料中 分散。EVA树脂可作为热熔胶使用，高熔指EVA树脂在加热熔融后具有很低的 粘度，能够将氢氧化钙等被粘物充分润湿，冷却后粘结性强且持久，而且完全 无毒害作用。EVA树脂常温下具有良好的耐水性，长期放置后，其粘结性也基 本不会下降，可杜绝长期放置后的粉化现象，EVA树脂还具有较好的弹性和强 度，即使在受到外力冲击下其粘接结构也不易破坏而发生掉粉现象。而且，EVA 树脂的分解温度可达到230℃，可耐受较高温度，产品颗粒干燥温度可达到140℃； 此温度条件下无机粘合剂硅铝酸钠可在短时间内与氢氧化钙反应充分，得到良 好的黏结效果和很高的表面硬度，由此制备得到的吸收剂颗粒在运输、长期保 存和使用期间均无粉化现象；

(4)本发明制备的二氧化碳吸收剂吸收率可完全满足国家药品标准要求， 硬度高，在运输和使用过程中无掉粉现象，密度较高，各项指标优于目前的国 内产品及昂贵的进口产品。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明做进一步说明。

实施例1

一种二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙70份，氢 氧化钠3份，氯化镁4份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉(100目，熔点120℃)3份， 硅铝酸钠4份，甲基紫0.05份，去离子水18份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

氢氧化钙70份、氢氧化钠2份，氯化镁4份、EVA粉末3份、硅铝酸钠4 份，甲基紫0.05份等各种原料初步预混后，在球磨机中球磨80分钟；然后加入 适量去离子水，搅拌混合后，通过模压方法压制成直径4mm的半球形颗粒；将 产品颗粒放入烘箱中，在140℃下烘干10分钟；将氢氧化钠1份配5mol/L的水 溶液均匀喷雾至产品表面，再在140℃下烘干15分钟；最后将去离子水18份喷 在干燥产品表面进行水化处理得到成品。

实施例2

一种二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙78份，氢 氧化钠2份，氯化钙2份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉(150目，熔点120℃)4份， 无机粘合剂硅铝酸钠4份，甲基紫0.05份，去离子水16份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

氢氧化钙78份、氢氧化钠1份，氯化钙2份、EVA粉末4份、硅铝酸钠4 份，甲基紫0.05份等各种原料初步预混后，在球磨机中球磨60分钟，然后加入 适量去离子水，搅拌混合后，通过模压方法压制成直径4mm、厚度2mm的半球 形颗粒，该颗粒在140℃下烘干10分钟，然后将剩余1份氢氧化钠配成5mol/L 的水溶液均匀喷雾至产品表面，再在140℃下烘干15分钟，最后将去离子水18 份喷在干燥产品表面进行水化处理得到成品。

实施例3

一种二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙78份，氢 氧化钾2份，氯化钙2份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉(150目，熔点120℃)4份， 无机粘合剂硅铝酸钠3份，甲基紫0.05份，去离子水18份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

氢氧化钙78份、氢氧化钾1份，氯化钙2份、EVA粉末4份、硅铝酸钠4 份，甲基紫0.05份等各种原料初步预混后，在球磨机中球磨60分钟，然后加入 适量去离子水，搅拌混合后，通过模压方法压制成直径4mm、厚度2mm的半球 形颗粒，该颗粒在140℃下烘干10分钟，然后将剩余1份氢氧化钾配成5mol/L 的水溶液均匀喷雾至产品表面，再在140℃下烘干10分钟，最后将去离子水18 份喷在干燥产品表面进行水化处理得到成品。

实施例4

一种二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙80份，氢 氧化钠1份，氯化钙2份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉(150目，熔点120℃)3份， 无机粘合剂硅铝酸钠4份，达旦黄0.03份，去离子水20份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

氢氧化钙80份、氯化钙2份、EVA粉末4份、硅铝酸钠4份，达旦黄0.03 份等各种原料初步预混后，在球磨机中球磨45分钟，然后加入适量去离子水， 搅拌混合后，通过模压方法压制成直径4mm、厚度2mm的圆片，该圆片在140℃ 下烘干5分钟，然后将1份氢氧化钠配成5mol/L的水溶液均匀喷雾至产品表面， 再在140℃下烘干15分钟，最后将去离子水20份喷在干燥产品表面进行水化处 理得到成品。

实施例5

一种二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙65份，氢 氧化钠1份，氢氧化钾1份，氯化钙2份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉(50目，熔 点90℃)4份，无机粘合剂硅铝酸钠4份，达旦黄0.03份，去离子水12份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

取氢氧化钙65份、氢氧化钾1份、氯化钙2份、EVA粉末4份、硅铝酸钠 4份，达旦黄0.03份等各种原料初步预混后，在球磨机中球磨80分钟，然后加 入适量去离子水，搅拌混合后，通过模压方法压制成直径4mm、厚度2mm的圆 片，该圆片在140℃下烘干10分钟，然后将1份氢氧化钠配成5mol/L的水溶液 均匀喷雾至产品表面，再在140℃下烘干15分钟，最后将去离子水12份喷在干 燥产品表面进行水化处理得到成品。

以上实施例均与对比例1-2进行对比：

对比例1

一种医用二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙75份， 氢氧化钠3份，氯化钙2份，甘油1.5份，微晶纤维素3份，达旦黄0.03份， 去离子水15份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

取氢氧化钙75份，氢氧化钠3份，氯化钙2份，甘油2份，微晶纤维素4 份，达旦黄0.03份，然后加入适量去离子水，搅拌混合后，通过挤压方法制备 成直径3mm和高度为10mm的料条，该料条在90℃下干燥2h，最后将去离子 水15份喷在干燥产品表面进行水化处理得到成品。

对比例2

一种医用二氧化碳吸收剂，包括以下按重量份数计的原料：氢氧化钙75份， 氢氧化钠3份，氯化镁2份，聚乙烯醇(PVA)2份，硅铝酸钠4份，甲基紫0.03 份，去离子水15份。

上述医用二氧化碳吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

取氢氧化钙75份，氢氧化钠3份，氯化钙2份，聚乙烯醇(PVA)2份， 硅铝酸钠4份，甲基紫0.05份，然后加入适量去离子水，搅拌混合后，通过挤 压方法制备成直径3mm和高度为10mm的料条，该料条在90℃下干燥2h，最 后将去离子水15份喷在干燥产品表面进行水化处理得到成品。

性能测试

选择本发明得到的最终产品进行性能测试。

颗粒硬度试验操作过程：取试样约20g，置于19×10.5×5cm的铝匣内，加直 径为7.9mm的钢珠20粒，以每秒钟来回两次的速度于平板上面移动，移动距离 为26cm(包括匣子长度19cm在内)，移动时间为3分钟，取出钢珠，用孔径为 0.45mm的药筛过筛，不能通过部分与试样原始重量的比值即为试样的颗粒硬度， 也被称为不通过率，需大于80％。

二氧化碳吸收率实验操作过程：取内径约15cm、高15cm的干燥U形玻璃 管一支，下端用玻璃纤维宽松充填后，在管的一臂中，加入干燥氯化钙约5g， 精密称定重量；另一臂中加本品9.5～10.5g，再精密称定重量，管口各塞单孔木 塞，塞孔中各插入玻璃管一支，将置有本品的臂上的玻璃管与贮有氯化钙的另 一U形玻璃管连接，以每分钟75ml的速度，将二氧化碳气体经过氯化钙通入本 品，20分钟后，放冷至室温，称定重量，所增加的重量称为二氧化碳吸收率， 吸收率需大于19％。

颗粒硬度和吸收率实验分别在吸收剂试样制备后保存7天和1个月后测定。

散装密度测试：用100毫升量筒量取100毫升试样颗粒，精确称重，计算 出单位体积的试样散装密度。

以上测试结果如下表所示

从上表数据可知，本发明的产品吸收剂吸收率高，硬度可达到100％，可完 全消除粉化掉粉现象，安全性很高，散装密度高。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范 围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发 明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，其特征在于：由以下重量份数的原料组分制备而成，氢氧化钙50～100份，氢氧化钠0～5份，氢氧化钾0～5份，无机保湿剂1～5份，乙烯醋酸乙烯共聚物粉1～5份，无机粘合剂1～5份，PH指示剂0.01～1份，去离子水10～20份；其中所述无机粘合剂为硅铝酸钠或白水泥。

2.根据权利要求1所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述氢氧化钙70～80份，氢氧化钠0～3份，氢氧化钾0～3份，无机保湿剂2～3份，乙烯醋酸乙烯共聚物2～4份，无机粘合剂1～5份，PH指示剂0.01～1份，去离子水10～20份。

3.根据权利要求1所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述乙烯醋酸乙烯共聚物为粉料，熔点为90～120℃，熔指为40～100g/10min，粉末粒度为50目以上。

4.根据权利要求1所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述无机保湿剂采用氯化镁或氯化钙中的一种；所述PH指示剂采用甲基紫或达旦黄中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述无机粘合剂为硅铝酸钠。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)将部分氢氧化钠、氢氧化钾与其他所有原料初步预混，在球磨机中球磨一段时间；

(2)加入适量去离子水，再压制成预定形状的颗粒、片或料条；

(3)烘干一段时间；

(4)将剩余氢氧化钠或氢氧化钾配成浓度为3～6mol/L的水溶液均匀喷雾至产品表面，再烘干一段时间；

(5)最后通过水化处理至一定含水量后得到成品。

7.根据权利要求6所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中球磨时间为20～90min。

8.根据权利要求6所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过模压方法压制成型成预定形状的颗粒、片或料条。

9.根据权利要求6所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂制备方法，其特征在于：所述步骤(3)采用烘箱中在120～140℃下烘干5～15min。

10.根据权利要求6所述的一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中其部分氢氧化钠的重量与氢氧化钠的总重量比为0～0.67∶1，所述步骤(1)中其部分氢氧化钾的重量与氢氧化钾的总重量比为0～0.67∶1；步骤(4)中采用烘箱在120～140℃下烘干5～15min。