CN103508479A - 一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法 - Google Patents

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段秀红
沈晓峰
马建民
郭俊凌
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Abstract

本发明涉及一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法，解决了现有制备方法存在的纳米碳酸钙产品品质的重现性差和产品品质不稳定的问题。包括以下步骤：在碳化反应釜中加入反应釜容积的40-60%的Ca(OH)2悬浮液,Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为6-9%；调整Ca(OH)2悬浮液的温度到22-30℃，使其搅拌的速度大于100转/分，使搅拌器的末端搅拌线速度大于15米/秒；按0.3-0.7立方米/秒的速率向碳化反应釜通入CO2气体，在Ca(OH)2的悬浮液中加入Ca(OH)2的总质量的0.5-2.5‰的分散剂，将脂肪酸或水溶性肽酸酯偶联剂中的一种或两种配置成水溶液包覆剂，将纳米碳酸钙浆料加热至65-75℃，然后加入包覆剂，混合时间为1-3小时。本发明反应时间短，产品品质重现率高，产业化实现容易。

Description

一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法
技术领域
本发明涉及一种碳酸钙的制备方法，特别涉及一种电子胶用纳米碳酸钙的工业制备方法。
背景技术
纳米碳酸钙是指粒径小于100纳米的超细微粉体，纳米活性碳酸钙是指碳酸钙经表面有机处理后由亲水性变成亲油性的功能性填料，该产品可广泛应用于汽车底漆、橡胶、塑料等行业。电子胶在未固化前呈现液体的性质，具有流动性，能室温固化，封装电子元件后可以起到防水、防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震等作用，电子胶质量在保证上述效果的同时要满足胶体有良好的触变性，低粘度，流平性好的使用要求。电子胶用纳米碳酸钙主要提供两方面的功能，一方面对胶体进行无机刚性粒子补强，另一面面调整胶体的流变特性，使胶体的触变性能满足要求。对产品的质量要求是：晶型立方体、粒度分布窄、分散性好、无团聚、产品重现率高。现有的纳米碳酸钙的制备方法有喷雾碳化法、超重力法、低温碳化法、膜分散法等。这些生产方法在产业化过程中，因反应装置的固有特性和制备工艺方法中产业化中影响因素评价等原因，产品品质的重现性差，产品品质不稳定。
发明内容
本发明提供了一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法，解决了现有制备方法存在的纳米碳酸钙产品品质的重现性差和产品品质不稳定的问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法，包括以下步骤：
第一步、在碳化反应釜中加入反应釜容积的40-60%的Ca(OH)2悬浮液, Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为6-9%；
第二步、调整Ca(OH)2悬浮液的温度到22-30℃，调整搅拌强度，使其搅拌的速度大于100转/分，使搅拌器的末端搅拌线速度大于15米/秒；
第三步、按0.3-0.7立方米/秒的速率向碳化反应釜通入CO2气体，该CO2气体的体积浓度为40%-60%；当Ca(OH)2悬浮液的碳化率达1-10%时，以Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为基准计算出Ca(OH)2的总质量，加入Ca(OH)2的总质量的0. 5-3%的晶型调节剂，继续碳化，直至Ca(OH)2悬浮液的PH值达6-7.5，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应温度控制在38-60℃；
第四步、在Ca（OH）2的悬浮液中加入Ca(OH)2的总质量的0.5-2.5‰的分散剂，通过分散剂与碳酸钙亲水性基团结合形成的双电层来调整纳米粒子的表面电荷；
第五步、将脂肪酸或水溶性肽酸酯偶联剂中的一种或两种配置成水溶液包覆剂，所说的脂肪酸为C12-C18的脂肪酸，水溶性钛酸脂偶联剂为CT-54偶联剂、丙酸钛CT-64偶联剂或醇胺脂肪酸钛偶联剂中的一种或几种；脂肪酸或水溶性碳酸酯偶联剂配置成浓度为10-20%的水溶液包覆剂；
第六步、将纳米碳酸钙浆料加热至65-75℃，然后加入包覆剂，混合时间为1-3小时，即获得纳米活性碳酸钙；包覆剂是在合成釜中配置为水溶液，包覆剂的加入量为Ca(OH)2的总质量的1-6%，配置好的包覆剂的质量浓度为10-20%；
第七步、将纳米碳酸钙过滤，形成的滤饼采用静态干燥和闪蒸干燥的组合干燥的方式进行干燥，静态干燥过程水分控制要不高于10%，防止水分过高造成纳米碳酸钙的解聚困难，闪蒸干燥温度280-350℃，闪蒸干燥出口温度不大于115℃。
所说的晶型调节剂为磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、单糖或多糖中的一种或其混合物。
所说的分散剂为氯化物盐、聚丙烯酸盐的一种或几种混合物。
按上述方法合成的纳米活性碳酸钙粒子在40-60nm之间可控，立方形，比表面积大于24m2/g，吸油值小于27g/100gCaOC3，触变环面积为14000-20000m2/g，粘度：0.8-1.2Pa.S，屈服值：170-200Pa且无团聚现象，产品重现率达到99%，能满足电子胶专用的功能填料的要求。
本发明提供了一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法。该方法吸取搅拌碳化沉淀法的优点，根据结晶学的基本原理，大幅增大参与反应的二氧化碳气量，为解决纳米碳酸钙表面能大造成的团聚和反应界面对结晶的影响问题，引入表面处理剂粒子表面进行改性处理，寻找到一种与高反应速度下的纳米碳酸钙生产方法，与传统的纳米碳酸钙生产工艺相比，该方法反应速度高，反应终了温度高，反应时间短，产品品质重现率高，反应装置产业化实现容易。综合优化了反应速度、传质速率、结晶控制三方面因素，实现了晶体的成核速率及各晶面的生长速率的控制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细的描述。
实施例一：
第一步、在直径为3米高为6米的碳化反应釜中加入35立方米的Ca(OH)2悬浮液, Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为7.92%；
第二步、调整Ca(OH)2悬浮液的温度到22℃；
第三步、按0.6立方米/秒的速率向反应釜通入CO2气体，通入的CO2气体为 CO2气体浓度是体积浓度为35%的CO2气体。经过7分钟 Ca(OH)2悬浮液的碳化率达10%，加入70公斤的多糖，继续碳化，直至Ca(OH)2悬浮液的PH值6.85，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应终了温度为62℃。
第四步、在Ca(OH)2的悬浮液中加入5Kg聚丙烯酸盐；
第五步、将170公斤脂肪酸配置成10%水溶液包覆剂；
第六步、将纳米碳酸钙浆料加热至85℃，然后加入包覆剂，包覆处理时间为3.5小时，即获得纳米活性碳酸钙；
第七步、将纳米碳酸钙进行压滤，形成的滤饼进入三层带式干燥机，热风温度在200-270℃，三层带式干燥过程水分控制在10%以下；物料进入闪蒸干燥，闪蒸干燥温度300-350℃，闪蒸干燥出口温度在105-120℃，后得到电子胶用活性纳米碳酸钙。
实施例二：
第一步、在直径为3米高为6米的碳化反应釜中加入30立方米的Ca(OH)2悬浮液, Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为8.0%；
第二步、调整Ca(OH)2悬浮液的温度到24℃；
第三步、按0.3立方米/秒的速率向反应釜通入CO2气体，通入的CO2气体为 CO2气体浓度是体积浓度为60%的CO2气体，经过4分钟 Ca(OH)2悬浮液的碳化率达10%，加入35公斤的多糖，继续碳化，直至Ca(OH)2悬浮液的PH值6.78，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应终了温度为63℃；
第四步、在Ca(OH)2的悬浮液中加入6Kg聚丙烯酸盐；
第五步、将150公斤脂肪酸配置成10%水溶液包覆剂；
第六步、将纳米碳酸钙浆料加热至85℃，然后加入包覆剂，包覆处理时间为4小时；
第七步、将纳米碳酸钙进行压滤，形成的滤饼进入三层带式干燥机和闪蒸两级组合干燥，三层带式干燥机进风温度在150-320℃，水分控制在10-15%；闪蒸干燥温度280-350℃，闪蒸干燥出口温度在110-120℃，干燥后得到电子胶用活性纳米碳酸钙。

Claims (3)

1.一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法，包括以下步骤：
第一步、在碳化反应釜中加入反应釜容积的40-60%的Ca(OH)2悬浮液, Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为6-9%；
第二步、调整Ca(OH)2悬浮液的温度到22-30℃，调整搅拌强度，使其搅拌的速度大于100转/分，使搅拌器的末端搅拌线速度大于15米/秒；
第三步、按0.3-0.7立方米/秒的速率向碳化反应釜通入CO2气体，该CO2气体的体积浓度为40%-60%；当Ca(OH)2悬浮液的碳化率达1-10%时，以 Ca(OH)2悬浮液的质量浓度为基准计算出Ca(OH)2的总质量，加入Ca(OH)2的总质量的0. 5-3%的晶型调节剂，继续碳化，直至Ca(OH)2悬浮液的PH值达6-7.5，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应温度控制在38-60℃；
第四步、在Ca(OH)2的悬浮液中加入Ca(OH)2的总质量的0.5-2.5‰的分散剂，通过分散剂与碳酸钙亲水性基团结合形成的双电层来调整纳米粒子的表面电荷；
第五步、将脂肪酸或水溶性肽酸酯偶联剂中的一种或两种配置成水溶液包覆剂，所说的脂肪酸为C12-C18的脂肪酸，水溶性钛酸脂偶联剂为CT-54偶联剂、丙酸钛CT-64偶联剂或醇胺脂肪酸钛偶联剂中的一种或几种；脂肪酸或水溶性碳酸酯偶联剂配置成浓度为10-20%的水溶液包覆剂；
第六步、将纳米碳酸钙浆料加热至65-75℃，然后加入包覆剂，混合时间为1-3小时，即获得纳米活性碳酸钙；包覆剂是在合成釜中配置为水溶液，包覆剂的加入量为Ca(OH)2的总质量的1-6%，配置好的包覆剂的质量浓度为10-20%；
第七步、将纳米碳酸钙过滤，形成的滤饼采用静态干燥和闪蒸干燥的组合干燥的方式进行干燥，静态干燥过程水分控制要不高于10%，防止水分过高造成纳米碳酸钙的解聚困难，闪蒸干燥温度280-350℃，闪蒸干燥出口温度不大于115℃。
2.根据权利要求1所述的一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，所说的晶型调节剂为磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、单糖或多糖中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的一种电子胶用纳米碳酸钙的生产方法，其特征在于，所说的分散剂为氯化物盐、聚丙烯酸盐的一种或几种混合物。
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