CN117682544B - 一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法及应用 - Google Patents
一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及纳米碳酸钙技术领域,特别是涉及一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法及应用,包括:往晶形控制剂A和Ca(OH)2浆液中通入CO2,得到纳米碳酸钙浆液A;往晶形控制剂B和Ca(OH)2浆液中通入CO2,得到纳米碳酸钙浆液B;将纳米碳酸钙浆液A和纳米碳酸钙浆液B的混合物中通入CO2,得到纳米碳酸钙浆液C;对纳米碳酸钙浆液C进行加热,加入分散剂,制得纳米碳酸钙熟浆;将表面处理剂的皂化混合物加入纳米碳酸钙熟浆进行活化,制得纳米碳酸钙活化桨;对纳米碳酸钙活化桨进行压滤、烘干、粉碎,得到复合晶形的纳米碳酸钙。通过二种不同的晶形的纳米碳酸钙进行复混,二个晶体形状会造成凹凸不平的立体感,形成空孔,产生漫反射,形成哑光的效果。
Description
技术领域
本发明涉及纳米碳酸钙技术领域,特别是涉及一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法及应用。
背景技术
纳米碳酸钙作为一种新型功能性无机材料,被广泛运用于橡胶、塑料、涂料、密封胶、油墨及造纸等行业。纳米碳酸钙的粒径较小,可以更好地渗透到缝隙中,与各种材料表面形成较强的粘结力。
纳米碳酸钙与酮聚合物、硅油、重钙、颜料、交联剂、催化剂等成分可组成室温可固化的室内装饰装修用美缝胶,用于装饰陶瓷砖、马骞克、石材等材料的勾缝处。美缝胶凝固后,表面光滑如瓷,可以和陶瓷砖一起擦洗,具有防水、防油、易清洁等特点。
随着当下人们的生活水平不断提高,不同的装修风格直进了千家万户,质感亚光砖的流行,导致了普通亮光美缝胶己不能满足所有的搭配要求。市场上的产品通常都是亮光型,表面有光泽,它们会反射阳光,让人眼花缭乱,但目前市场上很少有哑光型美缝剂。
中国发明CN202010776400.7公开了一种双组分美缝剂及其制备方法,其中消光剂采用的是环氧消光粉、沉淀白炭黑、气相二氧化硅等。中国发明CN202110098547.X公开了一种哑光型材专用硅酮耐候胶及其制备方法,其中消光剂采用的是硅微粉。中国发明CN202211337440.7公开了一种单组分快干哑黑型硅酮密封胶及其制备方法,其中的消光剂为无定型SiO2、球型SiO2、滑石粉。中国发明CN202211354563.1公开一种哑光密封胶及其制备方法和应用,其中的消光粉为二氧化硅、硅微粉、云母粉、滑石粉等。
市场销售的纳米碳酸钙一般采用脂肪酸、硬脂酸等处理,具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点,因此含有纳米碳酸钙的美缝胶在固化后具有高光的特性。上述技术中,对纳米碳酸钙本身不作处理,均采用外加消光剂的方式来实现美缝胶的哑光效果,无疑增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法及应用,通过对纳米碳酸钙的制备工艺进行改进,在不添加消光剂的条件下,只通过纳米碳酸钙就能取得美缝胶的哑光效果。
为实现上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,所述复合晶形纳米碳酸钙的制备方法包括如下步骤:
S1、准备反应釜A,控制反应釜A内部的起始温度为15~30℃,将晶形控制剂A以及质量浓度为50~110g/L的精制Ca(OH)2浆液加入反应釜A,开启搅拌,往反应釜A内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH≤8.5时,停止通入窑气,得到晶形为立方体的纳米碳酸钙浆液A;
S2、准备反应釜B,控制反应釜B内部的起始温度为40~80℃,将晶形控制剂B以及质量浓度为50~110g/L的精制Ca(OH)2浆液加入反应釜B,开启搅拌,往反应釜B内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH≤8.5时,停止通入窑气,得到晶形为针形的纳米碳酸钙浆液B;
S3、准备反应釜C,将纳米碳酸钙浆液A、纳米碳酸钙浆液B一同加入反应釜C,开启搅拌,往反应釜C内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH=6.5~7.5时,停止通入窑气,得到晶形为复合晶形的纳米碳酸钙浆液C;
S4、对反应釜C进行升温,将纳米碳酸钙浆液C加热到40~80℃,加入分散剂,搅拌15~40min,制得纳米碳酸钙熟浆;
S5、将表面处理剂加入反应釜C对纳米碳酸钙熟浆进行活化处理,搅拌30~120min,制得纳米碳酸钙活化桨;
S6、对纳米碳酸钙活化桨进行压滤、烘干、粉碎,得到复合晶形的纳米碳酸钙。
作为优选,所述步骤S5中表面处理剂为松香酸皂与木质素皂的混合物。
作为优选,所述表面处理剂的制备方法包括如下步骤:
S51、准备皂化釜,注入80~90℃的热水,加入松香/松香衍生物以及片碱进行皂化反应,搅拌20~30min,制得松香酸皂;
S52、将木质素皂加入皂化釜与松香酸皂进行混合,搅拌5~20min,得到表面处理剂。
作为优选,所述松香/松香衍生物为松香树脂、岐化松香树脂、聚合松香树脂中的一种或多种。
作为优选,所述木质素皂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钾中的一种或多种。
作为优选,所述窑气为石灰窑煅烧石灰石分解出来的烟道气经过净化得到的气体,所述窑气中CO2的体积浓度为25~40%,流量为2.5m3/h。
作为优选,所述晶形控制剂A为单糖、双糖、多糖、糖的衍生物中的一种或多种,所述晶形控制剂B为锶盐、钡盐、镁盐中的一种或多种。
作为优选,所述分散剂为平平加-O。
本发明还公开了一种复合晶形纳米碳酸钙在哑光美缝胶中的应用。
作为优选,所述哑光美缝胶的制备方法包括如下步骤:
S11、按重量份数计,将80份复合晶形纳米碳酸钙、100份粘度为20000cp的α,ω-二羟基封端聚硅氧烷、35份粘度为300cp的烷基封端二甲基聚硅氧烷以及100份目数为1000目的重钙加入行星搅拌机,行星搅拌机采用导热油外加热,加热温度为120~130℃,搅拌25~40min,制得基料;
S12、搅拌均匀后停止加热,抽真空至0.09MPa,进行3h的真空脱水,基料冷却至室温备用;
S13、基料冷却至室温后,按重量份数计,将2份黑色浆、5份甲基三甲氧基硅烷、5份钛络合物、1份KH550、1份KH560加入行星搅拌机,与基料搅拌混合,抽真空至0.09MPa,搅拌25min,搅拌均匀后出料装瓶,制得哑光美缝胶。
采用了上述技术方案后,本发明的有益效果是:
单独使用立方体晶形的纳米碳酸钙,立方体的粒子规整,吸油值较低,易加工生成有光泽的美缝胶;如果单独针形的纳米碳酸钙,针形纳米碳酸钙的长径比大,吸油值较高,加工性能不好,做出来的美缝胶硬度大,伸长率差;通过二种不同的晶形的纳米碳酸钙进行复混,二个晶体形状会造成凹凸不平的立体感,而且针形纳米碳酸钙的大的长径比会形成架桥,形成空孔,产生漫反射,形成哑光的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中纳米碳酸钙浆液A的电镜图像;
图2为实施例1中纳米碳酸钙浆液B的电镜图像;
图3为实施例2中纳米碳酸钙浆液A的电镜图像;
图4为实施例2中纳米碳酸钙浆液B的电镜图像;
图5为实施例3中纳米碳酸钙浆液A的电镜图像;
图6为实施例3中纳米碳酸钙浆液B的电镜图像。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明,并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向,并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接或一体地连接;可以是直接相连,也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,包括如下步骤:制备晶形为立方体的纳米碳酸钙浆液A;制备晶形为针形的纳米碳酸钙浆液B;将纳米碳酸钙浆液A、纳米碳酸钙浆液B混合碳化,得到晶形为复合晶形的纳米碳酸钙浆液C;对纳米碳酸钙浆液C进行熟化,制得纳米碳酸钙熟浆;对纳米碳酸钙熟浆进行活化处理,制得纳米碳酸钙活化桨;对纳米碳酸钙活化桨进行压滤、烘干、粉碎,得到复合晶形的纳米碳酸钙。
1、纳米碳酸钙浆液A的制备
准备反应釜A,将晶形控制剂A和精制Ca(OH)2浆液加入反应釜A,开启搅拌,往反应釜A内持续通入含CO2的窑气进行碳化,PH监测体系测得浆液的pH≤8.5时,停止通入窑气,得到晶形为立方体且碳化率为95%(碳化率是碳化反应进行的程度,一般用悬浮液中已经反应的Ca(OH)2的物质的量与原始悬浮液中Ca(OH)2的物质的量之比来表示,在碳化过程中检测Ca(OH)2和CaCO3含量的测定)以上的纳米碳酸钙浆液A。
精制Ca(OH)2浆液的起始碳化温度为15~30℃,整个碳化过程是放热反应,温度会升高,因此不必刻意去控制。但如果起始温度低于15℃,不仅增加了反应釜A的制冷成本,反应速度也会变慢,易生成异形粒子;当温度高于30℃时,则Ca2+的溶解度变小,难以生成细的纳米碳酸钙晶核,比表面积小,粒径大,造成强度较差。
精制Ca(OH)2浆液的质量浓度为50~110g/L,如果浓度低于50g/L,则产量较低;如果浓度大于110g/L,浓度过高造成反应时间过长,粒子成核速度慢,不易生成细的纳米碳酸钙粒子,可能形成大的轻钙粒子。
晶形控制剂A为单糖(葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖等)、双糖(蔗糖、麦芽糖、乳糖等)、多糖(淀粉、糖原、壳聚糖等)、糖胺多糖、山梨糖醇、糖脂、糖蛋白、糖-核苷酸、糖的衍生物(糖醇、木糖醇、海藻糖、D-木糖、糖酸、赤藓糖醇、糖胺、糖苷)、异麦芽酮糖醇、维生素C等中的一种或多种。晶形控制剂A的用量为精制Ca(OH)2浆液干基重量的0.2~2%,如果用量小于0.2%,则需要很低的调节温度和浓度,这样会提高生产成本,如果用量大,超过2%,则粒子过小,聚团聚,粒子的分散性不好。
碳化结束后,进行取样检测。取样检测主要用BET氮气吸附法(仪器为北京彼奥得电子有限公司KX-1000型号的比表面积仪)来测定产品的比表面积,再通过比表面积间接测得粒子的粒径,所用公式为:
其中,为比表面积(m2/g),/>为粒子的形状系数(假设粒子为正六方体,则形状系数为6),/>为纳米碳酸钙的密度(g/ml),/>为纳米碳酸钙粒子的平均直径(μm)。
测得的纳米碳酸钙浆液A的比表面积以25~35m2/g为宜,比表面积为25m2/g时,通过公式计算的理论粒径为0.089μm,也就是89nm。比表面积为35m2/g时,通过公式计算的理论粒径为0.063μm,也就是63nm。如果比表面积小于25m2/g,则粒径较大,强度与伸长率较差;而如果比表面积大于35m2/g,则粒径较小,会造成分散性不好,胶表面有粗颗粒。
2、纳米碳酸钙浆液B的制备
准备反应釜B,将晶形控制剂B和精制Ca(OH)2浆液加入反应釜B,开启搅拌,往反应釜B内持续通入含CO2的窑气进行碳化,PH监测体系测得浆液的pH≤8.5时,停止通入窑气,得到晶形为针形且碳化转化率为95%以上的纳米碳酸钙浆液B。
精制Ca(OH)2浆液的起始碳化温度为40~80℃,如果温度低于40℃,则不容易生成针状晶须,容易生成柱形、纺缍体、立方体等晶形;如果起始温度高于80℃,则Ca2+的溶解度太小,难以生成细的纳米碳酸钙晶核,比表面积小,粒径大。
精制Ca(OH)2浆液的质量浓度为50~110g/L。质量浓度低于50g/L,产量较低;质量浓度大于110g/L,则反应时间过长,粒子成核速度慢,不易生成细的纳米针形碳酸钙粒子,可能形成大的粒子。
晶形控制剂B为镁盐(如六水氯化镁、硫酸镁、七水硫酸镁、硝酸镁等)、锶盐(如氯化锶、硝酸锶等)、钡盐(如氯化钡、硝酸钡等)等中的一种或多种,Mg2+、Sr2+、Ba2+等阳离子的晶型控制剂,进入碳酸钙晶体内部可以使晶体构造发生弯化,生成不稳定相的文石型针状碳酸钙晶体。晶形控制剂B的用量为精制Ca(OH)2浆液干基重量的10~60%,如果用量小于10%,则生成针形的量可能少;如果超过60%,有可能成本增大,同时杂质含量高。
制备的纳米碳酸钙浆液B的比表面积以18~25m2/g为宜,比表面积小于18m2/g时,比表面积过小,粒径过粗,达不到高轻度的标准;比表面积大于25m2/g时,则针形粒子不好分散,容易团聚,得不到合适的长径比(针形粒子长径与短径的比值)。纳米碳酸钙浆液B中针形粒子的长径比以5~15∶1为宜,如果长径比小于5:1,则针状粒子不明显,不容易得到哑光的效果;如果长径比大于15:1,则粒子太长,粉碎时容易折断。
3、制备复合晶形的纳米碳酸钙浆液C
准备反应釜C,将步骤1、2制备的纳米碳酸钙浆液按立方体晶形的干基重量占50~80%,针形的干基重量占20~50%进行混合,开启搅拌,往反应釜C内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH=6.5~7.5时,停止通入窑气,得到晶形为复合晶形且碳化率为99%以上的纳米碳酸钙浆液C。
纳米碳酸钙浆液A与纳米碳酸钙浆液B的第一次碳化率为95%以上,混合后在一起进一步碳化,碳化到pH=6.5~7.5时,此时碳化率达到99%以上,可以降低pH值,同时使晶形更加稳定。
使用纳米碳酸钙浆液A,其立方体的粒子规整,吸油值较低,易加工,生成有光泽的密封胶;如果单独使用纳米碳酸钙浆液B,则针形粒子的长径比较大,吸油值较高,加工性能不好,做出来的胶硬度大,伸长率差。通过二个不同的晶形的纳米碳酸钙进行复混,纳米碳酸钙浆液A的用量比纳米碳酸钙浆液B的用量多一点为好,二个晶体形状会造成凹凸不平的立体感,而且纳米碳酸钙浆液B的大的长径比会形成架桥,形成空孔,产生漫反射,这样就会形成哑光的效果。
制备纳米碳酸钙浆液A、纳米碳酸钙浆液B以及纳米碳酸钙浆液C的过程中,均需要用到含CO2的窑气。窑气为石灰窑煅烧石灰石分解出来的烟道气经过净化得到的气体,窑气中CO2的体积浓度为25~40%,流量为2.5m3/h。CO2的体积浓度低于25%时,Ca(OH)2反应速度慢,不易形成细的纳米碳酸钙。超过40%的CO2的体积浓度也是可以,有利于碳化反应,但不易得到,需要配高纯的CO2才能得到,增加了生产成本。
4、熟化纳米碳酸钙浆液C
对反应釜C进行升温,将纳米碳酸钙浆液C加热到40~80℃,加入分散剂,搅拌15~40min,制得纳米碳酸钙熟浆。
所用分散剂为平平加-O,化学成分为脂肪醇与环氧乙烷缩合物,可以为OP-10、OP-9、OP-15、OP-20等中的一种或多种,具有良好的扩散、润湿、分散、发泡等性能。分散剂的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.1~0.5%,量太少时,分散性能不好,分散不了纳米碳酸钙,纳米碳酸钙易团聚,形成大的颗粒;用量太多,可能会造成泡过多,不好用泵抽浆,造成泵缚,影响产量。
5、活化纳米碳酸钙熟浆
将表面处理剂加入反应釜C对纳米碳酸钙熟浆进行活化处理,搅拌30~120min,制得纳米碳酸钙活化桨。表面处理剂为松香酸皂与木质素皂的混合物,其制备方法包括如下步骤:
1)准备皂化釜,注入80~90℃的热水,加入占纳米碳酸钙浆液C干基重量2~5%的松香/松香衍生物以及占松香/松香衍生物总重量12~18%的片碱或氢氧化钾进行皂化反应,搅拌20~30min,制得松香酸皂;
2)加入占纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.4~2%的木质素皂与松香酸皂进行混合,搅拌5~20min,得到表面处理剂。
松香/松香衍生物为松香树脂、岐化松香树脂、聚合松香树脂等中的一种或多种,与片碱或氢氧化钾反应时生成松香酸皂。松香酸皂的总量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的2~5%,用量少于2%,不足以分散和包覆纳米碳酸钙,粒子容易团聚,吸油值降不下来,使纳米碳酸钙产品的粘度大,分散性不好,加工性能不好;用量超过5%,有可能形成亮光效果,使纳米碳酸钙有一定的松香树脂光泽,难以生产哑光产品。
木质素皂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钾中的一种或多种,具有良好的扩散、润湿、分散、发泡等性能,使纳米碳酸钙分散均匀,不团聚,形成低堆积密度的多孔性蓬松的粉末,木质素的木质纤维具有良好的消化作用,同时呈现一定的效果消光效果。木质素皂的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.4~2%,用量太少,分散性能不好;用量太多,可能会造成泡过多,不好用泵抽浆,造成泵缚,影响产量。
6、纳米碳酸钙活化桨脱水干燥
通过液泵将纳米碳酸钙活化桨泵送至卧式压滤机进行挤压脱水,制成的滤饼通过输送带送至多层网箱式干燥机进行烘干,干燥后的滤饼通过输送带送至气流粉碎机进行破碎,最终得到复合晶形纳米碳酸钙。
实施例1
在反应釜A中,加入25L质量浓度为50g/L的精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为15℃,加入占精制Ca(OH)2浆液干基重量0.2%的葡萄糖作为立方体晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为250rpm,通入含CO2且体积浓度为25%的窑气进行碳化,流量为2.5m3/h,经过82min后,测得pH=8.0,得到基础立方体纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为26.32m2/g,当量于平均粒径为84.43nm。电镜为附图1。
在反应釜B中,加入20L质量浓度为50g/L精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为40℃,加入占精制Ca(OH)2浆液干基重量15%的六水氯化镁作为针形晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为200rpm,通入含CO2且体积浓度为25%的窑气进行碳化,流量为2.5m3/h,经过90min后,测得pH=7.8,得到基础针形纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为21.42m2/g,当量于平均粒径为103.6nm,长径:短径=10:1。电镜为附图例2。
在反应釜C中将制备的基础碳酸钙按占立方体晶形干基重量的50%、针形干基重量的50%进行混合,再搅拌均匀,通入含CO2的窑气,碳化到pH=7.1时,停止碳化,得到纳米碳酸钙浆液C。
将纳米碳酸钙浆液C加热到40℃,加入OP-10,用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.1%,搅拌15min,取得纳米碳酸钙熟浆。
在皂化釜中加入80~90℃的热水,加入片碱(NaOH含量为99%)、松香/松香衍生物反应20min后,加入木质素磺酸钠,再搅拌5min,得到制备好表面处理剂皂化混合物,其中松香/松香衍生物的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的2%,片碱为松香重量的12%,木质素磺酸钠的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.4%。
加入皂化好的表面处理剂到纳米碳酸钙熟浆中,搅拌45min。
采用压滤机进行压滤,得到水分为42%的滤饼,再放入恒温干燥箱中进行烘干至水分为0.4%,采用气流粉碎机粉碎,得到复合晶形纳米碳酸钙。
经过检测,复合晶形纳米碳酸钙的比表面积为21.45m2/g,pH=9.52,白度为91.9%,测量DOP溶液的浓度变化得出吸油值为28.6ml/100g。
实施例2
在反应釜A中,加入25L质量浓度为86g/L的精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为24℃,加入占精制Ca(OH)2浆液干基重量含量0.6%的山梨糖醇作为立方体晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为250rpm,通入含CO2且体积浓度为32%的窑气进行碳化,流量为2.5m3/h,进行碳化,经过76min后,测得pH=7.9,得到基础立方体纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为29.52m2/g,当量于平均粒径为75.28nm,电镜为附图3。
在反应釜B中,加入20L质量浓度为85g/L的精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为50℃,加入占精制Ca(OH)2浆液干基重量含量20%的六水硫酸镁作为针形晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为180rpm,通入含CO2且体积浓度为32%的窑气进行碳化,流量为2.5m3/h,进行碳化,经过96min后,测得pH=7.9,得到基础针形纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为21.45m2/g,当量于平均粒径为103.6nm,长径:短径=10:1。电镜为附图4。
在反应釜C中将制备的基础碳酸钙按立方体晶形的干基重量占60%、针形的干基重量占40%进行混合,再搅拌均匀,通入含CO2的窑气,碳化到pH=6.5~7.5时,停止碳化,此时碳化转化率99%以上,得到纳米碳酸钙浆液C。
将纳米碳酸钙浆液C加热到50℃,加入OP-10,用量为纳米碳酸钙干基的0.2%,搅拌15min,取得纳米碳酸钙熟浆。
在皂化釜中加入80~90℃的热水,加入片碱(NaOH含量为99%)、松香/松香衍生物反应20min后,加入木质素磺酸钠,再搅拌5min,得到制备好表面处理剂皂化混合物,其中松香/松香衍生物的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的3.0%,片碱为松香重量的15%,木质素磺酸钠的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.6%。
加入皂化好的表面处理剂到纳米碳酸钙熟浆中,搅拌45min。
采用压滤机进行压滤,得到水分为42%的滤饼,再放入恒温干燥箱中进行烘干至水分为0.4%。采用气流粉碎机粉碎,得到复合晶形纳米碳酸钙。
经过检测,复合晶形纳米碳酸钙的比表面积为25.36m2/g,pH=9.49,白度为91.6%,测量DOP溶液的浓度变化得出吸油值为28.8ml/100g。
实施例3
在反应釜A中,加入25L质量浓度为110g/L的精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为30℃,加入占精制Ca(OH)2浆液干基重量含量2%的蔗糖作为立方体晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为250rpm,通入含CO2体积浓度为40%的窑气,流量为2.5m3/h,进行碳化,经过73min后,测得pH=7.8,得到基础立方体纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为31.48m2/g,当量于平均粒径为70.59nm,电镜为附图例5。
在反应釜B中,加入20L质量浓度为110g/L的精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为80℃,加入占氢氧化钙干基重量含量40%的六水硫酸镁作为针形晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为200rpm,通入含CO2体积浓度为40%的窑气,流量为2.5m3/h,进行碳化,经过92min后,测得pH=7.8,得到基础针形纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为25.74m2/g,当量于平均粒径为86.3nm,长径:短径=10:1。电镜为附图6。
在反应釜C中将制备的基础碳酸钙按立方体晶形的干基重量占80%、针形的干基重量占20%进行混合,再搅拌均匀,通入含CO2的窑气,碳化到pH=7.0时,停止碳化,此时碳化转化率99%以上,得到纳米碳酸钙浆液C。
将纳米碳酸钙浆液C加热到80℃,加入OP-10,用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的0.5%,搅拌15min,取得纳米碳酸钙熟浆。
在皂化釜中加入80~90℃的热水,加入片碱(NaOH含量为99%)、松香/松香衍生物反应20min后,加入木质素磺酸钠,再搅拌5min,得到制备好表面处理剂皂化混合物,其中松香/松香衍生物的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的5%,片碱为松香重量的18%,木质素磺酸钠的用量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的2%。
加入皂化好的表面处理剂到纳米碳酸钙熟浆中,搅拌60min。
采用压滤机进行压滤,得到水分为42.5%的滤饼,再放入恒温干燥箱中进行烘干至水分为0.4%,采用气流粉碎机粉碎,得到复合晶形纳米碳酸钙。
经过检测,复合晶形纳米碳酸钙的比表面积为27.86m2/g,pH=9.45,白度为91.4%,测量DOP溶液的浓度变化得出吸油值为28.2ml/100g。
对比例1
与实施例1主要的区别,只制备并采用晶形为立方体的纳米碳酸钙,不采用针形的纳米碳酸钙,去掉混合步骤。
经过检测,最终产物纳米碳酸钙的比表面积为25.53m2/g,pH=9.50,白度为91.6%,测量DOP溶液的浓度变化得出吸油值为24.6ml/100g。
对比例2
与实施例2主要的区别,只制备并采用晶形为针形的纳米碳酸钙,不采用立方体的纳米碳酸钙,去掉混合步骤。
经过检测,最终产物纳米碳酸钙的比表面积为20.34m2/g,pH=9.58,白度为91.7%,测量DOP溶液的浓度变化得出吸油值为30.7ml/100g。
对比例3
与实施例3主要的区别,只制备立方体晶形纳米碳酸钙,同时活化采用常用的硬脂酸钠进行表面处理。
在反应釜A中,加入25L质量浓度为110g/L的精制Ca(OH)2浆液,调节起始温度为30℃,加入占精制Ca(OH)2浆液干基重量2%的蔗糖作为立方体晶形控制剂,开启搅拌,调节转速为250rpm,通入含CO2体积浓度为40%的窑气,流量为2.5m3/h,进行碳化,经过73min后,测得pH=7.8,得到基础立方体纳米碳酸钙,取样,检测比表面积为31.48m2/g,当量于平均粒径为70.59nm。
将基础立方体纳米碳酸钙加热到80℃,加入OP-10,用量为纳米碳酸钙干基的0.5%,搅拌15min,取得纳米碳酸钙熟浆。
在皂化釜中加入80~90℃的热水,加入片碱(NaOH含量为99%)、硬脂酸反应20分钟后,再搅拌5min,得到制备好表面处理剂皂化混合物。其中硬脂酸的用量为基础立方体纳米碳酸钙干基重量的5%,片碱为硬脂酸重量的18%。
加入皂化好的表面处理剂到纳米碳酸钙熟浆中,搅拌60min。
采用压滤机进行压滤,得到水分为42.5%的滤饼,再放入恒温干燥箱中进行烘干至水分为0.4%,采用气流粉碎机粉碎,得到纳米碳酸钙。
经过检测,最终产物纳米碳酸钙的比表面积为29.2m2/g,pH=9.54,白度为94.9%,测量DOP溶液的浓度变化得出吸油值为25.2ml/100g。
各实施例与对比例得出的结果对比如下:
对上述6种方法制备的纳米碳酸钙进行应用于哑光美缝胶的实验,制胶的过程为:
S11、按重量份数计,将80份复合晶形纳米碳酸钙、100份粘度为20000cp的α,ω-二羟基封端聚硅氧烷、35份粘度为300cp的烷基封端二甲基聚硅氧烷以及100份目数为1000目的重钙加入行星搅拌机搅拌均匀,行星搅拌机采用导热油外加热,加热温度为120~130℃,搅拌25~40min,制得基料;
S12、搅拌均匀后停止加热,抽真空至0.09MPa,进行3h的真空脱水,时间过后放真空,将基料冷却至室温备用;
S13、基料冷却至室温后,按重量份数计,将2份黑色浆、5份甲基三甲氧基硅烷、5份钛络合物、1份KH550、1份KH560加入行星搅拌机与基料混合,抽真空至0.09MPa,搅拌25min,搅拌均匀后出料装瓶,制得哑光美缝胶。
对上述6种方法制备制得哑光美缝胶进行检测,具体包括如下步骤:
1)性能检测
用胶枪将哑光美缝胶挤入到一面为50mm×50mm×4mm的铝板,一面为50mm×50mm×6mm的玻璃板,中间为12mm×12mm×50mm的胶块制成的工字形试件制样,美缝胶在23℃和50%相对湿度下恒温养护放置21天后,进行硬度测试检测,采用济南辰鑫试验机制造有限公司WDW型微机控制电子万能试验机进行测试拉伸强度和断裂伸长率,拉伸速度为50mm/min;
2)光泽检测
将特氟隆板上开出厚度为130mm×40mm×2mm的框架,用胶枪挤出美缝胶,使美缝胶填充整个框架,然后通过抹刀刮平表面,将美缝胶在23℃和50%相对湿度下静置3天后,出片再放置4天进行固化,采用深圳市三恩时科技有限公司的仪器60°高精度光泽度计YG60检测其光泽,较小的值,表示其光泽小。
根据上述实验结果得出下表:
由以上数据可以看出,复合晶形纳米碳酸钙制成的美缝胶具有极好哑光效果,非常适合用于哑光砖的勾缝等领域,且加工成本低、硬度适中,拉伸率大,拉伸强度大等特点,具有较好的经济效益等。
依照本发明如上文的实施例,这些实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施例。显然,根据以上描述,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述复合晶形纳米碳酸钙的制备方法包括如下步骤:
S1、准备反应釜A,将晶形控制剂A、精制Ca(OH)2浆液加入反应釜A,开启搅拌,往反应釜A内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH≤8.5时,停止通入窑气,得到晶形为立方体的纳米碳酸钙浆液A;
S2、准备反应釜B,将晶形控制剂B、精制Ca(OH)2浆液加入反应釜B,开启搅拌,往反应釜B内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH≤8.5时,停止通入窑气,得到晶形为针形的纳米碳酸钙浆液B;
S3、准备反应釜C,将纳米碳酸钙浆液A、纳米碳酸钙浆液B一同加入反应釜C,开启搅拌,往反应釜C内持续通入含CO2的窑气进行碳化,当PH监测体系测得浆液的pH=6.5~7.5时,停止通入窑气,得到晶形为复合晶形的纳米碳酸钙浆液C;
S4、对反应釜C进行升温,加入分散剂,制得纳米碳酸钙熟浆;
S5、将表面处理剂加入反应釜C对纳米碳酸钙熟浆进行活化处理,制得纳米碳酸钙活化桨,所述表面处理剂为松香酸皂与木质素皂的混合物,所述松香酸皂的总量为纳米碳酸钙浆液C干基重量的2~5%;
S6、对纳米碳酸钙活化桨进行压滤、烘干、粉碎,得到复合晶形的纳米碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述表面处理剂的制备方法包括如下步骤:
S51、准备皂化釜,注入热水,加入松香/松香衍生物以及片碱进行皂化反应,制得松香酸皂;
S52、将木质素皂加入皂化釜与松香酸皂进行混合,得到表面处理剂。
3.根据权利要求2所述的复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述松香/松香衍生物为松香树脂、岐化松香树脂、聚合松香树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述木质素皂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钾中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述窑气为石灰窑煅烧石灰石分解出来的烟道气经过净化得到的气体。
6.根据权利要求1所述的复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述晶形控制剂A为单糖、双糖、多糖、糖的衍生物中的一种或多种,所述晶形控制剂B为锶盐、钡盐、镁盐中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的复合晶形纳米碳酸钙的制备方法,其特征在于,所述分散剂为平平加-O。
8.根据权利要求1-7任一所述方法制备的复合晶形纳米碳酸钙作为哑光美缝胶的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述哑光美缝胶的制备方法包括如下步骤:
S11、按重量份数计,将80份复合晶形纳米碳酸钙、100份粘度为20000cp的α,ω-二羟基封端聚硅氧烷、35份粘度为300cp的烷基封端二甲基聚硅氧烷以及100份目数为1000目的重钙加入行星搅拌机,行星搅拌机采用导热油外加热,加热温度为120~130℃,搅拌25~40min,制得基料;
S12、搅拌均匀后停止加热,抽真空至0.09MPa,进行3h的真空脱水,基料冷却至室温备用;
S13、基料冷却至室温后,按重量份数计,将2份黑色浆、5份甲基三甲氧基硅烷、5份钛络合物、1份KH550、1份KH560加入行星搅拌机,与基料搅拌混合,抽真空至0.09MPa,搅拌25min,搅拌均匀后出料装瓶,制得哑光美缝胶。
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