CN113956389B - 一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113956389B CN113956389B CN202111326856.4A CN202111326856A CN113956389B CN 113956389 B CN113956389 B CN 113956389B CN 202111326856 A CN202111326856 A CN 202111326856A CN 113956389 B CN113956389 B CN 113956389B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium carbonate
- light calcium
- surface modifier
- mixture
- carbonate surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/10—Encapsulated ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法。本发明采用多元有机膦酸钠,结合低分子量丙烯酸共聚物进行表面改性作用;多元有机膦酸钠能有效结合形成有机膦酸钙沉积、包裹在碳酸钙表面,结合丙烯酸共聚物的高效分散功能,在碳酸钙表面形成有效的吸附层,阻止颗粒的团聚。经过本发明所述轻质碳酸钙表面改性剂处理得到的轻质碳酸钙的水分、活化度、白度和比表面积的均优于相关现有标准。
Description
技术领域
本发明属于改性剂合成领域,尤其涉及一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
轻质碳酸钙是一种重要的无机化工填料,广泛应用于橡胶、造纸、涂料、日化等工业领域。由于轻质碳酸钙表面具有许多羟基,容易吸附水分,未经表面处理的碳酸钙粉末颗粒表面亲水疏油,呈强极性,因而不能与橡胶、塑料等高分子有机物发生化学交联,在有机介质中难于均匀分散,界面难于形成良好的黏结;另一方面,轻质碳酸钙粒径小,具有极大的比表面积和较高的比表面能,在制备和后处理过程中极易发生粒子凝并、团聚,形成二次粒子,使粒子粒径变大,在最终应用过程中失去超细微粒所具备的功能,从而影响实际应用效果,即不能起到功能填料的作用。因此,轻质碳酸钙需要经过表面改性后,降低表面能,降低颗粒间的附聚力,增加亲油性,改进其在基质中的分散性和分散稳定性。
常用于轻质碳酸钙表面改性物质分为有机物和无机物,其中有机物包含脂肪酸类(如硬脂酸)、磷酸酯类、低聚合物等。如专利CN108047766 A报道采用硬脂酸类改性剂,加入乳化剂,与碳酸钙悬浮液搅拌30-60min,再经过压滤脱水、烘干、粉碎,即得纳米碳酸钙产品;专利CN110577756A报道采用钛酸脂偶联剂,结合改性剂B为聚丙烯酰胺进行产品表面改性。文献报道中众多研究者尝试使用不同的有机无机改性剂配方进行轻质碳酸钙表面改性。
发明内容
针对现有技术不足,本发明的目的在于提出一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法。
本发明采用多元有机膦酸钠,结合低分子量丙烯酸共聚物进行表面改性作用;多元有机膦酸钠能有效结合形成有机膦酸钙沉积、包裹在碳酸钙表面,结合丙烯酸共聚物的高效分散功能,在碳酸钙表面形成有效的吸附层,阻止颗粒的团聚。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、第一链转移剂和水混合均匀后得到混合物A,所述丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为18~20:5~6:0.4~0.5;将引发剂和水混合后得到混合物B;将第二链转移剂和水加入到反应釜中,搅拌升温至80℃~85℃,同时加入混合物A和混合物B并控制其在10h~12h加入完毕,然后继续在80℃~85℃保温3~5h后降温即制备得到AA-HPA-AMPS共聚物;
(2)将多元有机膦酸钠与AA-HPA-AMPS共聚物按照1:2.5~3的质量比混合后,调节pH值为7~9即可制备得到轻质碳酸钙表面改性剂。
优选的,步骤(1)所述混合物A中,第一链转移、水和丙烯酸的质量比为1.6~2.5:25.0~30.0:36.0~40.0。
优选的,步骤(1)所述混合物B中,引发剂和水的质量比为1:3.0~5.0。
优选的,步骤(1)所述反应釜中,第二链转移和水的质量比为1.0:45~57。
优选的,所述混合物A和混合物B的质量比为1.9~2.6:1.0。
优选的,所述第二链转移剂和水的总质量与混合物A的质量比为1.0~1.5:1。
优选的,步骤(1)所述第一链转移剂和第二链转移为异丙醇、次磷酸钠、次磷酸钾和亚硫酸氢钠中的至少一种。
优选的,步骤(1)所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和过氧化氢中的至少一种。
优选的,步骤(2)所述多元有机膦酸钠为羟基乙叉二膦酸二钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠和二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠中的至少一种。所述多元有机膦酸钠可直接购买,或自制。
上述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法制备得到的轻质碳酸钙表面改性剂。
上述轻质碳酸钙表面改性剂的使用方法,包括如下步骤:
(1)将生石灰与热水反应得到石灰浆液,在浆液中通入CO2,得到碳酸钙悬浮液;
(2)将碳酸钙悬浮液与所述轻质碳酸钙表面改性剂混合,所述轻质碳酸钙表面改性剂的加量为碳酸钙干基的1%~5wt%,加热至70℃~75℃,搅拌后经离心脱水、烘干、粉碎后即可得到改性后的轻质碳酸钙。
优选的,步骤(1)所述CO2的通入速率为8.0~15.0m3/min·m2。
优选的,步骤(2)所述搅拌的时间为60~120min,转速为1200~1400r/min。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
本发明采用多元有机膦酸钠,结合低分子量丙烯酸共聚物进行表面改性作用;多元有机膦酸钠能有效结合形成有机膦酸钙沉积、包裹在碳酸钙表面,结合丙烯酸共聚物的高效分散功能,在碳酸钙表面形成有效的吸附层,从而阻止颗粒的团聚。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例所述羟基乙叉二膦酸二钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠和二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠均购买于山东泰和水处理科技股份有限公司。
实施例1
一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,步骤如下:
(1)将40kg丙烯酸、10kg丙烯酸羟丙酯、0.8kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、1.6kg次磷酸钠和30kg水混合均匀后得到混合物A;将6kg过硫酸铵和30kg水混合后得到混合物B;将1.6kg次磷酸钠和90kg水加入到反应釜中,搅拌升温至85℃,同时加入混合物A和混合物B并控制其在10h内加入完毕,然后继续在85℃下保温3h后降温即制备得到AA-HPA-AMPS共聚物;
(2)将1.0kg羟基乙叉二膦酸二钠与3.0kg AA-HPA-AMPS共聚物混合后,调节pH值为8.0,即可制备得到轻质碳酸钙表面改性剂。
上述轻质碳酸钙表面改性剂的使用方法,步骤如下:
(1)将1kg生石灰与热水反应得到石灰浆液,以8.0m3/min·m2通入速率在浆液中通入CO2,通入时间为60min,得到碳酸钙悬浮液;
(2)将碳酸钙悬浮液与所述轻质碳酸钙表面改性剂混合,所述轻质碳酸钙表面改性剂的加量为碳酸钙干基的5wt%,加热至70℃,以1400r/min的速率搅拌120min后经离心脱水、烘干、粉碎后即可得到改性后的轻质碳酸钙。
实施例1制备得到的轻质碳酸钙的水分、活化度、白度和比表面积的测试条件为:均参照GB/T 19281-2014《碳酸钙分析方法》进行测试。
测试结果如下:水分(<0.5%):0.35%;活化度(>99.0%):99.9%;白度(>95.0%):96.5%;比表面积(>35m2/g):36.5m2/g。理化指标均优于HG/T2226-2010《普通工业沉淀碳酸钙》的标准要求。
实施例2
一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,步骤如下:
(1)将36kg丙烯酸、10kg丙烯酸羟丙酯、1.0kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2.0kg次磷酸钾和28kg水混合均匀后得到混合物A;将5kg过硫酸钠和25kg水混合后得到混合物B;将1.5kg亚硫酸氢钠和85kg水加入到反应釜中,搅拌升温至80℃,同时加入混合物A和混合物B并控制其在12h内加入完毕,然后继续在85℃下保温3h后降温即制备得到AA-HPA-AMPS共聚物;
(2)将1.5kg乙二胺四甲叉膦酸五钠与4.0kg AA-HPA-AMPS共聚物混合后,调节pH值为9.0,即可制备得到轻质碳酸钙表面改性剂。
上述轻质碳酸钙表面改性剂的使用方法,步骤如下:
(1)将1kg生石灰与热水反应得到石灰浆液,以10.0m3/min·m2通入速率在浆液中通入CO2,通入时间为40min,得到碳酸钙悬浮液;
(2)将碳酸钙悬浮液与所述轻质碳酸钙表面改性剂混合,所述轻质碳酸钙表面改性剂的加量为碳酸钙干基的4wt%,加热至75℃,以1200r/min的速率搅拌100min后经离心脱水、烘干、粉碎后即可得到改性后的轻质碳酸钙。
实施例1制备得到的轻质碳酸钙的水分、活化度、白度和比表面积的测试条件为:均参照GB/T 19281-2014《碳酸钙分析方法》进行测试。
测试结果如下:水分(<0.5%):0.30%;活化度(>99.0%):99.9%;白度(>95.0%):97.5%;比表面积(>35m2/g):36.3m2/g。理化指标均优于HG/T2226-2010《普通工业沉淀碳酸钙》的标准要求。
实施例3
一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,步骤如下:
(1)将38kg丙烯酸、12kg丙烯酸羟丙酯、0.8kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、2.5kg次磷酸钠和25kg水混合均匀后得到混合物A;将6kg过硫酸钠和30kg水混合后得到混合物B;将2.0kg次磷酸钾和90kg水加入到反应釜中,搅拌升温至80℃,同时加入混合物A和混合物B并控制其在10h内加入完毕,然后继续在80℃下保温5h后降温即制备得到AA-HPA-AMPS共聚物;
(2)将1.2kg二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠与3.0kg AA-HPA-AMPS共聚物混合后,调节pH值为9.0,即可制备得到轻质碳酸钙表面改性剂。
上述轻质碳酸钙表面改性剂的使用方法,步骤如下:
(1)将1kg生石灰与热水反应得到石灰浆液,以12.0m3/min·m2通入速率在浆液中通入CO2,通入时间为30min,得到碳酸钙悬浮液;
(2)将碳酸钙悬浮液与所述轻质碳酸钙表面改性剂混合,所述轻质碳酸钙表面改性剂的加量为碳酸钙干基的1wt%,加热至70℃,以1400r/min的速率搅拌120min后经离心脱水、烘干、粉碎后即可得到改性后的轻质碳酸钙。
实施例1制备得到的轻质碳酸钙的水分、活化度、白度和比表面积的测试条件为:均参照GB/T 19281-2014《碳酸钙分析方法》进行测试。
测试结果如下:水分(<0.5%):0.34%;活化度(>99.0%):99.9%;白度(>95.0%):97.6%;比表面积(>35m2/g):35.8m2/g。理化指标均优于HG/T2226-2010《普通工业沉淀碳酸钙》的标准要求。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、第一链转移剂和水混合均匀后得到混合物A,所述丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为18~20:5~6:0.4~0.5;将引发剂和水混合后得到混合物B;将第二链转移剂和水加入到反应釜中,搅拌升温至80℃~85℃,同时加入混合物A和混合物B并控制其在10h~12h内加入完毕,然后继续在80℃~85℃下保温3~5h后降温即制备得到AA-HPA-AMPS共聚物;
(2)将多元有机膦酸钠与AA-HPA-AMPS共聚物按照1:2.5~3的质量比混合后,调节pH值为7~9即制备得到所述轻质碳酸钙表面改性剂;
步骤(2)所述多元有机膦酸钠为羟基乙叉二膦酸二钠、乙二胺四甲叉膦酸五钠和二乙烯三胺五甲叉膦酸五钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述混合物A中,第一链转移剂、水和丙烯酸的质量比为1.6~2.5:25.0~30.0:36.0~40.0。
3.根据权利要求1所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述混合物B中,引发剂和水的质量比为1:3.0~5.0。
4.根据权利要求1~3任一项所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述反应釜中,第二链转移剂和水的质量比为1.0:45~57。
5.根据权利要求1~3任一项所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,所述混合物A和混合物B的质量比为1.9~2.6:1.0。
6.根据权利要求5所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,所述第二链转移剂和水的总质量与混合物A的质量比为1.0~1.5:1。
7.根据权利要求1~3任一项所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述第一链转移剂和第二链转移剂为异丙醇、次磷酸钠、次磷酸钾和亚硫酸氢钠中的至少一种;
步骤(1)所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和过氧化氢中的至少一种。
8.权利要求1~7任一项所述一种轻质碳酸钙表面改性剂的制备方法制备得到的轻质碳酸钙表面改性剂。
9.权利要求8所述轻质碳酸钙表面改性剂的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将生石灰与热水反应得到石灰浆液,在浆液中通入CO2,得到碳酸钙悬浮液;
(2)将碳酸钙悬浮液与所述轻质碳酸钙表面改性剂混合,所述轻质碳酸钙表面改性剂的加量为碳酸钙干基的1%~5wt%,加热至70℃~75℃,搅拌后经离心脱水、烘干、粉碎后即可得到改性后的轻质碳酸钙。
10.根据权利要求9所述轻质碳酸钙表面改性剂的使用方法,其特征在于,步骤(1)所述CO2的通入速率为8.0~15.0 m3/min·m2;
步骤(2)所述搅拌的时间为60~120min,搅拌的转速为1200~1400r/min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111326856.4A CN113956389B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111326856.4A CN113956389B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113956389A CN113956389A (zh) | 2022-01-21 |
CN113956389B true CN113956389B (zh) | 2023-04-25 |
Family
ID=79470021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111326856.4A Active CN113956389B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113956389B (zh) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4761500B2 (ja) * | 2004-08-05 | 2011-08-31 | 伯東株式会社 | 消石灰懸濁液による炭酸カルシウムスケールの抑制剤および炭酸カルシウムスケールの抑制方法 |
CN102504053B (zh) * | 2011-10-14 | 2014-02-19 | 广饶县多利多新型材料有限公司 | 低聚羧酸盐螯合分散剂的制备方法 |
CN108047766B (zh) * | 2017-12-19 | 2020-12-08 | 安徽省宣城市华纳新材料科技有限公司 | 一种纳米碳酸钙表面改性的方法 |
-
2021
- 2021-11-10 CN CN202111326856.4A patent/CN113956389B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113956389A (zh) | 2022-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1187382C (zh) | 含淀粉的聚合物分散体 | |
CN104193920A (zh) | 一种两性腐植酸接枝共聚物水煤浆分散剂及其制备与用途 | |
CN112811456A (zh) | 一种高比表面积的纳米碳酸钙及其制备方法 | |
CN113956389B (zh) | 一种轻质碳酸钙表面改性剂及其制备方法和使用方法 | |
CN102050889B (zh) | 一种超大粒径聚丁二烯胶乳的制备方法 | |
CN112608406A (zh) | 一种重钙研磨分散剂及其制备方法 | |
CN109021153A (zh) | 一种两步法制备速溶型阳离子高分子量聚丙烯酰胺的方法 | |
CN116023672B (zh) | 一种聚合专用磷酸三钙的复合填料及其制备方法 | |
CN1456508A (zh) | 一种轻质活性碳酸钙的生产方法 | |
CN113402662B (zh) | 一种羧酸酯类聚合物的机制砂调节剂及其制备工艺 | |
CN109906236B (zh) | 在聚(衣康酸盐)的存在下研磨矿物的方法 | |
CN112408449A (zh) | 一种单分散沉淀碳酸钙的制备方法 | |
CN105694537B (zh) | 一种硬质pvc填充用纳米碳酸钙的制备方法 | |
CN113736288A (zh) | 一种涂料专用改性氢氧化钙的制备方法 | |
CN111661863A (zh) | 一种pvc塑料用碳酸钙的制备方法 | |
CN111286085A (zh) | 一种亲油性聚丙烯酸酯包覆碳酸钙复合材料及其制备和应用 | |
CN109021154B (zh) | 一种两步法制备速溶型阴离子高分子量聚丙烯酰胺的方法 | |
CN114644841B (zh) | 基于凝胶注模成型的炭黑纳米材料及其制备方法 | |
CN112724308B (zh) | 分散剂、研磨分散剂、造纸涂布用涂料 | |
CN114455622B (zh) | 超分散功能性碳酸钙的制备方法 | |
CN114367250B (zh) | 聚丙烯酸酯聚合物@二氧化钒微胶囊及制备方法和用途 | |
CN114316631B (zh) | 一种用于硬质pvc的功能化纳米碳酸钙 | |
CN114524905A (zh) | 一种高效环保陶瓷解胶剂及其制备方法 | |
CN111074671A (zh) | 一种造纸填料的制备方法 | |
CN111440259A (zh) | 一种多分支型分散剂及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |