CN105540618B - 一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用 - Google Patents

一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用。本发明采用气泡液膜界面法制备了纳米碳酸氢钠，具体制备方法如下：将水、NaHCO3、纳米SiO2、增稠剂和水泥发泡剂混匀，通过搅拌得到气泡液膜，且液膜壁内还有大量更小的气泡；干燥时NaHCO3在气泡液膜界面上结晶析出，液膜中间的气泡阻碍了NaHCO3的长大，从而获得小粒径的NaHCO3。本发明提供的NaHCO3为80nm宽、280nm长的片状结构，明显小于市售NaHCO3尺寸(5μm～100μm)，分解温度比市售NaHCO3低得多，可用于制备性能优良的微孔发泡材料。本发明提供的制备方法工艺简便，能耗少，适用于工业化生产。

Description

一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用
技术领域
本发明涉及无机化学技术领域，特别涉及一种碳酸氢钠及其制备方法和碳酸氢钠在发泡材料中的应用。
背景技术
碳酸氢钠(NaHCO3)俗称小苏打，它是一种较重要的无机化工产品，广泛地应用于轻工、医药、纺织和精细化工等领域。由于市场的竞争，有些应用对NaHCO3品质的要求越来越高，例如高分子发泡材料领域。NaHCO3作为一种无机型发泡剂，具有无毒、分解时吸热、产物CO2在聚合物中易溶解扩散等优点。因此，在发泡剂领域，尤其是需要注意安全的领域(如需要与食品或人体接触)，NaHCO3发挥着重要的作用。
目前，国内外普遍采用碳酸钠(Na2CO3)和CO2反应制取NaHCO3，分为气-固相法和气-液相法。NaHCO3在结晶时，由于晶体可以非常快速地生长，因此容易产生大颗粒产品，尽管对产品进行机械法细化，绝大部分粒径仍只能达到60～100目。使用大粒径的NaHCO3作为发泡剂，只能获得大孔径的发泡材料。众所周知，泡孔越大，发泡材料力学等方面的性能均越差。而微孔发泡材料，由于微孔的尺寸比聚合物材料内部的缺陷尺寸要小，因此发泡后虽然密度下降了，但力学性能下降很少，甚至有些指标(如冲击强度)会大幅提高，而且会大幅度降低聚合物的导热系数，提高发泡材料的保温隔热隔音效果，这些特性均有极高的应用价值。
要制备微孔发泡材料，需要粒径小的发泡剂。但获得粒径小的NaHCO3并非易事。近年来，专门对NaHCO3粒度细化方面的研究报道较少。李懋强利用溶液喷雾蒸发工艺制备了NaHCO3粉料，所制出的粉料粒度小、呈球形，粉料直径分布在0.8～20μm之间，其中小于10μm的颗粒占92％。张玉倩采用了直接冷冻、真空蒸发冷冻和喷雾冷冻三种冷冻干燥法制备了超细NaHCO3，其中以喷雾冷冻效果最好，粉料粒度为2.26μm。虽然采用上述方法可以制备出粒径小的NaHCO3粒子，但其粒径仍为微米级别。因此，如何提供一种尺寸更小的NaHCO3粒子成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳酸氢钠及其制备方法以及碳酸氢钠在发泡材料中的应用。本发明通过气泡液膜法制备出小粒径碳酸氢钠，方法简便，成本低。本发明提供的碳酸氢钠尺寸为纳米级别，与市售碳酸氢钠相比，尺寸更小，分解温度更低。
本发明提供了一种碳酸氢钠的制备方法，包括以下步骤：
(1)将NaHCO3与水、纳米SiO2和增稠剂混合得到混合溶液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与发泡剂混合，得到气泡液膜；
(3)将步骤(2)得到的气泡液膜干燥，得到碳酸氢钠。
优选的，所述步骤(1)中水的体积与NaHCO3和纳米SiO2的质量比为：100mL:(8～12)g:(8～14)g。
优选的，所述步骤(1)中增稠剂与水的体积比为1:(10～50)。
优选的，所述步骤(2)中发泡剂与水的体积比为(3～6):50。
优选的，所述纳米SiO2的粒径为10～100nm。
优选的，所述增稠剂为水性增稠剂。
优选的，所述发泡剂为表面活性剂类发泡剂。
优选的，所述步骤(3)中的干燥温度为45～55℃，干燥时间为10～14h。
本发明还提供了按照一种上述制备方法制备的碳酸氢钠，所述碳酸氢钠尺寸为纳米级别。
优选的，所述碳酸氢钠呈片状结构，尺寸为：长200～400nm，宽60～100nm。
优选的，所述碳酸氢钠中还含有纳米SiO2。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的或按照上述制备方法制备的碳酸氢钠在发泡材料中的应用。
本发明提供了一种气泡液膜界面法制备NaHCO3的方法。本发明通过在NaHCO3溶液中加入发泡剂，搅拌后产生大量的气泡液膜，NaHCO3在液膜界面上结晶，由于液膜很薄，并且液膜内也有很多更小的气泡存在，它们能阻碍NaHCO3晶体的生长，达到了减小NaHCO3粒度的目的，方法简单，操作方便。
本发明还提供了一种上述制备方法制备的NaHCO3。本发明提供的NaHCO3尺寸为纳米级别，呈片状结构，尺寸为：长200～400nm，宽60～100nm，分解温度大大低于市售NaHCO3。
本发明还提供了一种上述技术方案所述或上述制备方法制备的NaHCO3在发泡材料中的应用。本发明提供的NaHCO3尺寸为纳米级别，可用于制备性能优良的微孔发泡材料。
附图说明
图1为市售NaHCO3研磨前的偏光显微形貌；
图2为市售NaHCO3研磨后的偏光显微形貌；
图3为市售NaHCO3的SEM照片；
图4为市售NaHCO3的DSC曲线图；
图5为实施例1中制备的干燥后的气泡液膜的偏光显微形貌；
图6为实施例3中制备的干燥后的气泡液膜的偏光显微形貌；
图7为图6放大4倍的显微照片；
图8为实施例7中制备的气泡液膜的偏光显微形貌；
图9为实施例10中制备的气泡液膜的偏光显微形貌；
图10为实施例11中制备的NaHCO3的TEM照片；
图11为实施例11中制备的NaHCO3的DSC曲线图；
图12为实施例11中制备的气泡液膜的偏光显微形貌；
图13为实施例11中制备的NaHCO3制备的发泡材料冲击断面SEM照片；
图14为实施例12中制备的气泡液膜的偏光显微形貌。
具体实施方式
本发明提供了一种碳酸氢钠的制备方法，包括以下步骤：
(1)将NaHCO3与水、纳米SiO2和增稠剂混合得到混合溶液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与发泡剂混合，得到气泡液膜；
(3)将步骤(2)得到的气泡液膜干燥，得到碳酸氢钠。
本发明将NaHCO3与水、纳米SiO2和增稠剂混合得到混合溶液。本发明对所述制备混合溶液的操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备混合溶液的技术方案即可。本发明优选将NaHCO3溶于水中，得到NaHCO3水溶液，然后将所述NaHCO3水溶液依次与纳米SiO2和增稠剂混合，得到混合溶液。在本发明中，所述水的体积与NaHCO3和纳米SiO2的质量比优选为100mL:(8～12)g:(8～14)g，更优选为100mL:(9～11)g:(10～13)g；所述增稠剂与水的体积比优选为1:(10～50)，更优选为1:(13～25)，最优选为1：(15～19)。
在本发明中，所述纳米SiO2的粒径优选为10～100nm，更优选为10～30nm。在本发明中，所述纳米SiO2具有触变作用，在低剪切作用或静置下能使体系的粘度增大，并可以增加液膜强度，尤其是升温干燥时的液膜强度，从而使气泡液膜在干燥状态下稳定存在，并且使大气泡中保留大量的小气泡，这些小气泡阻碍碳酸氢钠晶体的长大。
在本发明中，所述增稠剂优选为水性增稠剂。在本发明的实施例中，所述增稠剂可具体为聚氨酯类增稠剂或水溶性的聚丙烯酸盐。在本发明中，所述增稠剂为液体，其作用是调节溶液粘度，在常温下获得泡孔直径小、大小均匀的高质量液膜气泡。
本发明将得到的混合溶液与发泡剂混合，得到气泡液膜。本发明对所述制备气泡液膜的操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的发泡的技术方案即可。本发明优选将所述混合溶液与发泡剂在搅拌的条件下制备得到气泡液膜，所述搅拌速率优选为300～500r/min，搅拌时间优选为20～25min。在本发明中，所述发泡剂与水的体积比优选为(3～6):50，更优选为(3.5～5)：50。在本发明中，所述发泡剂优选为表面活性剂类发泡剂。在本发明的实施例中，所述发泡剂可具体为动物类水泥发泡剂。在本发明中，所述发泡剂的作用是形成坚韧、富有弹性的气泡液膜。在本发明中，所述发泡剂与上述技术方案所述水的体积比优选为(3～6):50，更优选为(3.5～5)：50。
本发明将得到的气泡液膜干燥，得到碳酸氢钠。本发明对所述干燥操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥的技术方案即可。在本发明中，所述干燥优选为烘干，在本发明的实施例中，可将所述气泡液膜置于烘箱中干燥。在本发明中，所述干燥温度优选为45～55℃，更优选为48～52℃，所述干燥时间优选为10～14h，更优选为11～13h。
完成所述干燥后，本发明优选将干燥后产品进行研磨，得到碳酸氢钠。本发明对所述研磨操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的研磨的技术方案即可。本发明优选采用机械研磨。
本发明还提供了一种上述制备方法制备的碳酸氢钠，所述碳酸氢钠的尺寸为纳米级别。在本发明中，所述碳酸氢钠优选呈片状结构，尺寸优选为长200～400nm，宽60～100nm，更优选为长250～350nm，宽70～90nm。所述碳酸氢钠中，优选含有纳米SiO2。
本发明还提供了一种上述技术方案所述或按照上述制备方法制备的碳酸氢钠在发泡材料中的应用。在本发明中，所述碳酸氢钠尺寸为纳米级别，优选用于制备以聚合物材料为基的微孔发泡材料。
在本发明中，所述碳酸氢钠的质量优选为与聚合物材料质量的5～7％。
在本发明中，所述碳酸氢钠在发泡材料中的应用优选包括以下步骤：
(1)将本发明提供的碳酸氢钠与硬脂酸混合后加热，得到混合物料；
(2)将步骤(1)中所述混合物料与聚合物材料混合，得到发泡材料。
本发明将碳酸氢钠与硬脂酸混合后加热。本发明对所述混合和加热操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合和加热的技术方案即可。在本发明中，所述硬脂酸的质量优选为聚合物材料质量的2～4％；所述硬脂酸的作用是增加无机发泡剂和有机聚合物之间的相容性。在本发明中，所述混合优选在高速混合机中进行。在本发明中，所述加热温度优选为65～75℃。
本发明将混合物料与聚合物材料混合，得到发泡材料。本发明对所述混合操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合的技术方案即可。在本发明中，所述混合优选在高速混合机中混合，所述混合温度优选为65～75℃，混合时间优选为10～20min。
完成所述混合后，本发明优选将得到的产品进行注塑，得到发泡材料。本发明对所述注塑操作没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的注塑的技术方案即可。在本发明中，所述注塑的具体参数优选为：注射压力80～90MPa，注射速度70～80mm/s，各段温度分别为喷嘴190～200℃、四区195～205℃、三区195～205℃、二区185～195℃、一区165～175℃，保压55～65MPa，冷却20～25s。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的碳酸氢钠进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
由于当NaHCO3在气泡的液膜上结晶长大时，空气气泡形成的空间间隔便可以阻止NaHCO3晶体的长大和合并，这样NaHCO3的生长就会被抑制。气泡越小、气泡数量越多、气泡强度越大、气泡在受热时强度越高，则隔离抑制NaHCO3长大的能力越强，从理论上来说，所制备出的NaHCO3尺寸会越小。在本发明的实施例中，对得到的气泡液膜进行测试，通过气泡液膜的质量判定NaHCO3的尺寸。
对比例1：
使用偏光显微镜对研磨前后的市售NaHCO3进行观测：取少量市售NaHCO3样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照。研磨前市售NaHCO3形貌如图1所示，研磨后市售NaHCO3形貌如图2所示。可以看出：研磨前，市售NaHCO3晶体尺寸很大，晶体尺寸大约为50～150μm；研磨后，市售NaHCO3粒度减小了，但还有相当多的粒子尺寸仍在50μm左右。
使用Phenom G2 pro台式SEM观察普通市售NaHCO3的形貌。市售NaHCO3的SEM照片如图3所示。可以看出，市售NaHCO3尺寸较大，且大小极不均一，尺寸为5～100μm不等，且大粒子居多，较小的粒子粘覆在了大粒子的表面。
使用差示扫描量热仪(DSC)对市售NaHCO3分解温度进行测试。市售NaHCO3颗粒的DSC曲线图如图4所示，可以看出市售的NaHCO3内部含有少量的结晶水，加热到90.1℃时失水形成一个小的吸热峰；第二个峰为NaHCO3分解吸热峰，非常宽，约为110～180℃，这说明市售NaHCO3粒径分布范围广；在163.2℃时分解最快。
实施例1:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入8g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入4mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。气泡液膜形貌如图5所示。
实施例2:
称取8g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入10g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入4mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。
实施例3:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入4mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。气泡液膜形貌如图6和图7所示。
实施例4:
称取12g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入14g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入4mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。
实施例5:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入2mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于48℃的烘箱干燥13h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。
实施例6:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入4mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于52℃的烘箱干燥11h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。
实施例7:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入6mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。气泡液膜形貌如图8所示。
实施例8:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入8mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于45℃的烘箱干燥14h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。
实施例9:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入10mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入12mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于55℃的烘箱干燥14h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对干燥后的气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。
实施例10:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入6mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入6mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。气泡液膜形貌如图9所示。
实施例11:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入6mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入8mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。
使用偏光显微镜对气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。气泡液膜形貌如图12所示。
使用透射电镜观察制备的NaHCO3的形貌：取少量样品分散于无水乙醇，超声分散30分钟，滴于样品台上，待干燥后置于TEM上观察样品的形态。NaHCO3的TEM照片如图10所示，其中Ⅰ处为NaHCO3粒子，Ⅱ处为纳米SiO2粒子。可以看出，NaHCO3粒子呈片状结构，尺寸长为200～400nm，宽为60～100nm，该纳米NaHCO3被纳米SiO2包覆着。
使用差示扫描量热仪(DSC)对制备的NaHCO3分解温度进行测试。制备的NaHCO3的DSC曲线图如图11所示，可以看出，其DSC曲线有两个有一定间距的明显的分解吸热峰，揭示了的NaHCO3粒子尺寸可能有两种不同的尺度范围。本实施例中制备的NaHCO3分解的温度都大大小于市售NaHCO3的分解温度。由于当材料的粒径变为纳米材料后，分解温度会变低。这进一步证实了本实施例中制备的NaHCO3粒径已经大大减小，与TEM测试结果相互吻合。
实施例12:
称取10g市售NaHCO3，溶于100mL蒸馏水中，然后加入12g纳米SiO2，用搅拌器一直搅拌至均匀，再加入6mL水性聚氨酯触变增稠剂，待溶液均匀后，加入10mL动物类水泥发泡剂，以420r/min的速率搅拌25min，然后将气泡平铺在托盘，置于50℃的烘箱干燥12h，研磨得到碳酸氢钠。使用偏光显微镜对气泡液膜进行观测：取少量样品平铺在载玻片上，将载玻片置于热台，与常温下观察并拍照；设定程序升温，以10℃/min的速度升至50℃，并在50℃恒温观察气泡破裂和结晶情况，用软件拍照记录。气泡液膜形貌如图14所示。
将实施例11中制备得到的NaHCO3与硬脂酸以质量比为4：3的比例在高速混合机中混合，升温至70℃，混合均匀后，取70g混合物与1kg的聚丙烯加入高速混合机，在70℃条件下混合15min，出料后用注塑机打样得到发泡材料样条，注塑具体参数为：注射压力85MPa，注射速度75mm/s，各段温度：喷嘴195℃、四区200℃、三区200℃、二区190℃、一区170℃，保压60MPa，冷却22s。
将上述发泡材料样条以及未经发泡的聚丙烯置于标准环境(23℃±2℃，相对湿度45％～55％)下调节48h后进行力学性能测试。本发明中的冲击性能采用深圳万测试验设备有限公司的501B-4塑料摆锤冲击试验机进行测试，采用悬臂梁冲击(11J)，试验结果见表1；拉伸性能采用中国深圳新三思的CMT 6104微机控制电子万能试验机进行测试，拉伸速率为50mm/min，试验结果见表2；发泡材料冲击后的断面采用荷兰Phenom-world的Phenom G2pro台式扫描电子显微镜进行观察，冲击断面SEM照片见图13。
表1冲击性能
表2拉伸性能
未发泡聚丙烯 发泡聚丙烯材料
抗拉强度/MPa 24.948 24.207
由以上实施例可以看出，本发明提供了一种新型低成本的制备小粒径碳酸氢钠的方法，采用本发明提供的制备方法可以获得大量高强度均匀的，泡孔直径小的气泡，在干燥情况下，还有很多更微小的气泡存在。本发明提供的碳酸氢钠尺寸为纳米级别，与市售碳酸氢钠相比，尺寸呈数量级减小，分解温度更低，可用于制备微孔发泡材料。本发明提供的碳酸氢钠制备的发泡材料中的泡孔直径为0.4μm～3.6μm，与未经发泡的聚合物材料相比，冲击韧性提高了16％，而拉伸强度基本不变。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种碳酸氢钠的制备方法，包括以下步骤：
(1)将NaHCO3与水、纳米SiO2和增稠剂混合得到混合溶液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与发泡剂混合，得到气泡液膜；
(3)将步骤(2)得到的气泡液膜干燥，得到碳酸氢钠，所述碳酸氢钠中含有纳米SiO2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水的体积与NaHCO3和纳米SiO2的质量比为：100mL:(8～12)g:(8～14)g。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中增稠剂与水的体积比为1:(10～50)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中发泡剂与水的体积比为(3～6):50。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米SiO2的粒径为10～100nm。
6.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂为水性增稠剂。
7.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为表面活性剂类发泡剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的干燥温度为45～55℃，干燥时间为10～14h。
9.一种权利要求1～8中任意一项所述制备方法制备的碳酸氢钠，其特征在于，所述碳酸氢钠的尺寸为纳米级别。
10.根据权利要求9所述的碳酸氢钠，其特征在于，所述碳酸氢钠呈片状结构，尺寸为：长200～400nm，宽60～100nm。
11.一种权利要求1～8中任意一项所述制备方法制备的碳酸氢钠或权利要求9～10中任意一项所述的碳酸氢钠在发泡材料中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106115744B (zh) * 2016-06-22 2017-12-01 湖南工业大学 一种超细NaHCO3粒子及其制备方法和应用
CN112694515A (zh) * 2021-01-20 2021-04-23 佳木斯冬梅大豆食品有限公司 一种膜法提取大豆蛋白肽深加工方法
CN113636575B (zh) * 2021-08-13 2022-07-15 吉林省中研高分子材料股份有限公司 纳米碱金属碳酸盐的制备及其在制备聚(芳基醚酮)中的应用
CN115092943A (zh) * 2022-03-03 2022-09-23 湖南银桥食品添加剂有限公司 一种碳酸氢钠制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093588A (zh) * 2010-12-31 2011-06-15 常州市英特玛柯橡塑科技有限公司 复合发泡剂及其制备方法和应用
WO2014096457A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Solvay Sa Sodium bicarbonate particles manufactured by atomization
CN104244739A (zh) * 2012-02-20 2014-12-24 埃米内特有限公司 碳酸氢钠产品
CN104445217A (zh) * 2014-11-18 2015-03-25 北京科技大学 一种掺杂纳米孔SiO2的发泡水泥的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093588A (zh) * 2010-12-31 2011-06-15 常州市英特玛柯橡塑科技有限公司 复合发泡剂及其制备方法和应用
CN104244739A (zh) * 2012-02-20 2014-12-24 埃米内特有限公司 碳酸氢钠产品
WO2014096457A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Solvay Sa Sodium bicarbonate particles manufactured by atomization
CN104445217A (zh) * 2014-11-18 2015-03-25 北京科技大学 一种掺杂纳米孔SiO2的发泡水泥的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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