CN112456531A - 一种纳米碳酸钙的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，采用复分解法制备碳酸钙，经过滤﹑洗涤﹑干燥后得到碳酸钙粉体，然后经固相行星球磨后，得到纳米碳酸钙。本发明制备方法工艺简单、成本低、可控性好，所获得的纳米碳酸钙材料化学，晶体颗粒小，尺寸可控，重现性良好，具备大规模推广应用的潜力，在纳米碳酸钙的相关应用领域具有广阔的商业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米碳酸钙的制备方法，主要用于碳酸钙材料的合成领域，具体用于橡胶﹑油墨﹑造纸等无机填充助剂材料的合成领域，属于无机材料的制备技术领域。
背景技术
碳酸钙是重要的无机材料和典型的生物矿物，广泛应用于塑料橡胶造纸油墨涂料建材印染等行业。近年来对无机新材料粒子的大小和形貌进行有效调控已成为该材料被广泛应用的关键因素，与对粒子大小的控制相比对粒子形貌的调控更加难以实现，碳酸钙按粒径可分为微粒(>5μm)，微粉(l-5μm)，微细(0.1-1μm)和超细(<0.1μm)。按粒子形状分，超细碳酸钙有链状，立方形，纺锤形，球形，片状(或板式)，针状等多种形状。在一次颗粒层面，将碳酸钙的平均粒径降低至40nm以下，会显著提升其填充效果作用。但目前国内大多数碳酸钙的晶体颗粒很难做到40nm以下。
日本在超细碳酸钙的生产技术和新品种开发方面处于领先地位现有50多种各种晶形的碳酸钙产品及改性品种，美国着重于超细碳酸钙在造纸和涂料方面的应用，英国则主要从事涂料专用超细碳酸钙的研制。其在汽车专用塑料添加剂应用中占主导地位。我国从20世纪80年代起开始重视超细碳酸钙的研究。虽然已经研制生产出几种不同，型号的超细碳酸钙产品。但总的来说，我国超细碳酸钙产品品种少，产量低生产工艺及设备落后，高档产品主要依靠进口，如何充分利用我国丰富的石灰石矿资源研究和开发供国内造纸塑料，橡胶等工业使用的超细碳酸钙具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何降低纳米碳酸钙的晶粒尺寸。
为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，采用复分解法制备碳酸钙，经过滤﹑洗涤﹑干燥后得到碳酸钙粉体，然后经固相行星球磨后，得到纳米碳酸钙。
优选地，所述的纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：将氯化钙溶解于水中，配成溶液1；
步骤2)：将碳酸铵溶解于水中，配成溶液2；
步骤3)：将溶液2逐滴滴加至溶液1中，同时不停搅拌，形成碳酸钙沉淀，再继续搅拌老化；
步骤4)：将步骤3)得到的沉淀洗涤后进行过滤，然后将滤饼烘干；
步骤5)：将步骤4)得到的滤饼进行行星球磨。
更优选地，所述步骤1)中溶液1的质量浓度为2-20％。
更优选地，所述步骤2)中溶液2的质量浓度为3-30％。
更优选地，所述步骤3)中溶液1中的氯化钙与溶液2中的碳酸铵的摩尔比为(0.8～1.2)：(0.8～1.2)。
更优选地，所述步骤3)中搅拌的温度为20-80℃，速率为100-600rpm，老化的时间为10-120min。
更优选地，所述步骤4)中洗涤采用水；烘干采用鼓风烘箱，温度为60-150℃。
更优选地，所述步骤5)中行星球磨的工艺参数为：转速300-600rpm，球料质量比5-20：1，球磨时间1-20h。
本发明制备方法工艺简单、成本低、重现性好，产品颗粒度小，因此在纳米碳酸钙的应用领域具有很好的产业化前景。
复分解法沉淀后的行星球磨能明显降低碳酸钙的晶体颗粒度，可以快速﹑高效﹑便捷地制备出纳米碳酸钙，符合工业界对纳米碳酸钙的需求。
附图说明
图1为实施例1制备的纳米碳酸钙的XRD图；
图2为对比例1制备的纳米碳酸钙的XRD图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种纳米碳酸钙的制备方法：
1)称取11.1g氯化钙，在30℃水浴和200rpm机械搅拌条件下溶解于150g水中，配成溶液1；
2)称取12.5g碳酸铵，溶解于125g水中，配成溶液2；
3)将溶液2逐滴滴加到溶液1中，形成沉淀，滴加完成后，继续搅拌0.5h；
4)然后将步骤3)得到的浆液进行过滤，过滤结束后，并用1L水洗涤滤饼，洗涤完成后将滤饼放入鼓风烘箱100℃烘干过夜；
5)然后取一定量步骤4)得到的固体，转移至玛瑙球磨罐中，球料比10：1，580rpm，球磨4h。球磨结束后，将固体物料取出。
实施例2
一种纳米碳酸钙的制备方法：
1)称取11.1g氯化钙，在40℃水浴和300rpm机械搅拌条件下溶解于100g水中，配成溶液1；
2)称取12.5g碳酸铵，溶解于100g水中，配成溶液2；
3)将溶液2逐滴滴加到溶液1中，形成沉淀，滴加完成后，继续搅拌1h；
4)然后将步骤3)得到的浆液进行过滤，过滤结束后，并用1L水洗涤滤饼，洗涤完成后将滤饼放入鼓风烘箱110℃烘干过夜；
然后取一定量步骤4)得到的固体，转移至玛瑙球磨罐中，球料比8：1，600rpm，球磨1h。球磨结束后，将固体物料取出。
对比例1
一种纳米碳酸钙的制备方法：
1)称取11.1g氯化钙，在30℃水浴和200rpm机械搅拌条件下溶解于150g水中，配成溶液1；
2)称取12.5g碳酸铵，溶解于125g水中，配成溶液2；
3)将溶液2逐滴滴加到溶液1中，形成沉淀，滴加完成后，继续搅拌0.5h；
4)然后将步骤3)得到的浆液进行过滤，过滤结束后，并用1L水洗涤滤饼，洗涤完成后将滤饼放入鼓风烘箱100℃烘干过夜。
图1为实施例1制备的纳米碳酸钙的XRD图，可以看到产品基本由方解石晶型的碳酸钙组成，峰形较宽，根据sherrer方程计算其晶粒尺寸，平均颗粒度为23.9nm。
图2为对比例1制备的纳米碳酸钙的XRD图，衍射峰尖锐，结晶良好，根据sherrer方程计算其晶粒尺寸，平均颗粒度为52.7nm。通过比较可以明显发现，复分解法沉淀后的行星球磨能明显降低碳酸钙的晶体颗粒度，可以快速﹑高效﹑便捷地制备出纳米碳酸钙，符合工业界对纳米碳酸钙的需求。
Claims (8)
1.一种纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，采用复分解法制备碳酸钙，经过滤﹑洗涤﹑干燥后得到碳酸钙粉体，然后经固相行星球磨后，得到纳米碳酸钙。
2.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将氯化钙溶解于水中，配成溶液1；
步骤2)：将碳酸铵溶解于水中，配成溶液2；
步骤3)：将溶液2逐滴滴加至溶液1中，同时不停搅拌，形成碳酸钙沉淀，再继续搅拌老化；
步骤4)：将步骤3)得到的沉淀洗涤后进行过滤，然后将滤饼烘干；
步骤5)：将步骤4)得到的滤饼进行行星球磨。
3.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中溶液1的质量浓度为2-20％。
4.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中溶液2的质量浓度为3-30％。
5.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中溶液1中的氯化钙与溶液2中的碳酸铵的摩尔比为(0.8～1.2)：(0.8～1.2)。
6.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中搅拌的温度为20-80℃，速率为100-600rpm，老化的时间为10-120min。
7.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中洗涤采用水；烘干采用鼓风烘箱，温度为60-150℃。
8.如权利要求1所述的纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中行星球磨的工艺参数为：转速300-600rpm，球料质量比5-20：1，球磨时间1-20h。
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