一種利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法。首先對三乙醇胺、蒸餾水在常溫下進行混合處理，通過超聲使其均勻混合，得到三乙醇胺-水溶液混合體系；然后將無水氯化鈣、尿素加入含有含有三乙醇胺-水混合溶液的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜中加熱反應；冷卻過濾，用蒸餾水水洗成中性，抽慮烘干，即得碳酸鈣晶須。本發(fā)明利用三乙醇胺與蒸餾水形成混合溶液體系，加熱后所形成的碳酸鈣晶須且具有純度高、晶型好、長徑比較高、品質(zhì)好等特點。其中，生產(chǎn)工藝方法簡單，易于操作，合成周期短，對反應條件要求不高等優(yōu)點，故而可以在實際生產(chǎn)中進行廣泛的運用。
【專利說明】—種利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于文石型碳酸鈣領域，具體涉及一種利用一種利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法。
【背景技術】
[0002]碳酸鈣主要有方解石型、文石型和球霰型三種晶型，但在自然界中大量存在的碳酸鈣晶型為方解石晶型。文石型碳酸鈣具有針狀的特殊結構，即為晶須碳酸鈣。
[0003]晶須是一種單晶纖維材料，由于晶體結構完整，內(nèi)部缺陷少致使它的強度遠大于目前常用的增強劑，是一種力學性能十分優(yōu)異的新型復合材料補強增韌劑。能夠提高復合材料的強度、伸長性、韌性、硬度、抗張力、抗撕力、抗彎曲、抗龜裂、耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性和觸變性等。
[0004]無機晶須增強塑料和橡膠的歷史始于19世紀60年代，由于當時的生產(chǎn)工藝繁雜且晶須的價格昂貴，導致晶須的使用受到很大限制。80年代中期，鈦酸鉀晶須在日本問世，使得無機晶須在橡塑中的應用獲得巨大突破。之后，又有硫酸鈣晶須、碳酸鈣晶須相繼研究成功。
[0005]碳酸鈣晶須是一種白色無毒、無氣味、呈蓬松狀的固體粉末。根據(jù)碳酸鈣晶須的不同性能，碳酸鈣晶須主要有以下幾個方面的應用。
[0006](I)碳酸鈣晶須在增強塑料性能方面的應用。碳酸鈣晶須可填充聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛塑料等聚合物，獲得具有高光澤度、磨損率低、表面改性及疏油性的塑料產(chǎn)品。在一般塑料中添加碳酸鈣晶須可以提高耐熱性，同時，由于碳酸鈣晶須具有較高的白度，一定程度上可以代替價格昂貴的白色塑料，起到一定的增白作用。此外，由于土壤中含有碳酸鈣晶須的基本成分，用碳酸鈣晶須作降解塑料的增強填料將不會對環(huán)境造成二次污染和危害。
[0007](2)在涂料工業(yè)中的應用。碳酸鈣晶須可作為顏料填充劑，使得涂料具有細膩、均勻、白度高、光學性能好等優(yōu)點，能顯著提高涂料的黏度，具有增加觸變性，提高涂料的抗開裂、附著力、粘接強度等性能。
[0008](3)在制漆工業(yè)中的應用。由于碳酸鈣晶須的空間位阻效應，在制漆中，能使配方密度較大的立德粉懸浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光澤高，而遮蓋力卻不下降，這一特性使其在涂料工業(yè)被大量推廣應用。
[0009](4)在橡膠工業(yè)中的應用。碳酸鈣晶須具有超細、超純的特點，生產(chǎn)過程中有效控制了晶形和顆粒大小，而且進行了表面改性。因此其在橡膠中具有空間立體結構、又有良好的分散性，可提高材料的補強作用。
[0010](5)在建筑工業(yè)上的應用。碳酸鈣能夠和鹽酸發(fā)生反應分解成為可溶性物質(zhì)，吸入的碳酸鈣粉塵能在人體內(nèi)分泌酶的作用下被分解而排出體外，可以用來代替建筑行業(yè)常用的纖維狀無機填充物。
[0011](6)碳酸鈣的其他應用。碳酸鈣晶須還具有良好的抗彎曲性能、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等，在汽車、電子電器及醫(yī)學材料中具有許多優(yōu)點。[0012]碳酸鈣晶須的合成方法主要有:(I)碳酸化法；(2)可溶性鈣鹽與碳酸鹽制備法；
(3)Ca(HCO3)2加熱分解法法；(4)尿素水解法；(5)溶膠凝膠法；(6)超重力反應結晶法；
(7)電化學法等。碳酸化法具有設備簡單、易操作控制和易實現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點，能廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。
[0013]碳酸化法制備碳酸鈣晶須先將方解石型碳酸鈣煅燒得到活性氧化鈣粉末，待氧化鈣粉末被充分消化，加入一定濃度的MgCl2溶液得到懸濁液。將懸濁液充分攪拌并加熱至80°C左右，通入一定流量的CO2氣體進行碳酸化反應，生成碳酸鈣晶須。實驗中當pH值降到7或7以下時，可認為反應結束。將沉淀過濾，并用蒸餾水洗滌至中性，在110°C烘箱中保持6h，待完全干燥后，即可得到碳酸鈣晶須。
[0014]中國專利CN 1800451 A公開了一種碳酸鈣晶須的制備方法，提供了一種利用水溶性高分子聚合物和稀土離子對碳酸鈣晶須的控制合成和表面改性，采用水熱法，通過尿素高溫水解碳酸鈣晶須。但是該方法操作繁瑣，反應時間長，需添加稀土離子等，造成原料價格昂貴，所制得碳酸鈣的晶須的方法不宜推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明旨在利用三乙醇胺制備碳酸鈣晶須的方法，制備高長徑比的碳酸鈣晶須。所要解決的技術問題是提供一種增大晶須產(chǎn)量、操作簡便、質(zhì)量好的碳酸鈣晶須的制備方法。
[0016]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:1.一種利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法，其特征是，通過對三乙醇胺、蒸餾水混合處理，得到三乙醇胺-水混合溶液體系，將一定量的無水氯化鈣，尿素加入含有三乙醇胺-水混合溶液的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜中，充分溶解后，置于80攝氏度的烘箱中反應，冷卻過濾、水洗成中性，抽慮烘干，即可制得成品。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述三乙醇胺、蒸餾水的混合處理為:控制三乙醇胺與蒸餾水體積比為1:(0.25~4)，量取一定體積的三乙醇胺溶液和蒸餾水混合并超聲0.5h ；
所述無水氯化鈣、尿素的溶解處理為:稱取2.7745g的無水氯化鈣和10.5105g的尿素加入三乙醇胺-水混合溶液，使其充分溶解；
所述反應釜溶解、烘箱反應、冷卻各單元過程為:將充分溶解后三乙醇胺-水混合反應體系加入容量為100ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜，并在80攝氏度的烘箱中反應6h，冷卻至室溫將所得樣品過濾，用蒸餾水水洗至中性，抽慮并放于110 °C烘箱中干燥:T4h，制得碳酸鈣晶須材料。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括首次發(fā)明了以三乙醇胺-水混合溶液體系利用沉淀法合成碳酸鈣晶須。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述三乙醇胺和蒸餾水的體積比為1:0.25~4。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述反應釜反應溫度為6(T18(TC，反應釜反應時間為2~24h。
[0021]本發(fā)明的有益效果是，(1)本發(fā)明以不加任何添加劑，在三乙醇胺-水混合溶液體系中成功地利用沉淀法合成碳酸鈣晶須。
[0022](2)本發(fā)明所得到的碳酸鈣晶須具有結構和性能穩(wěn)定，且具有純度高、晶型好、長徑比較高、具有較好的品質(zhì)。
[0023](3)本發(fā)明反應原料簡單且廉價易得，可實現(xiàn)碳酸鈣晶須規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
[0024](4)合成周期短，對反應條件要求不高。
[0025]( 5 )方法簡單，易于操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為20mL的蒸餾水和80mL的三乙醇胺形成的混合溶液體系制備的碳酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
[0027]圖2為50mL的蒸餾水和50mL的三乙醇胺形成的混合溶液體系制備的碳酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
[0028]圖3為80mL的蒸餾水和20mL的三乙醇胺形成的混合溶液體系制備的碳酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明室溫下配制成不同濃度三乙醇胺-水混合溶液，稱取一定質(zhì)量的無水氯化鈣和尿素分別溶解在三乙醇胺-水混合溶液中。充分混合后，將反應物體系置于聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜，在120°C的烘箱內(nèi)反應6h。反應結束后，取出生成的產(chǎn)物進行過濾分離，用去離子水洗滌至中性后，放入110°C的烘箱中保持4h，待完全干燥后，即得到白色碳酸鈣晶須粉末。
[0030]下面結合附圖和實施例1、2、3對本發(fā)明進一步說明。
[0031]實施例1
分別量取20mL的蒸餾水和SOmL的三乙醇胺在室溫下混合均勻后超聲0.5h，再加入
2.7745g的無水氯化鈣和10.5105g的尿素。待無水氯化鈣和尿素充分溶解后，將反應體系轉(zhuǎn)入容量為IOOmL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜于中，隨后在120°C的烘箱內(nèi)反應6h。反映結束后，冷卻至室溫，將生成的產(chǎn)物進行過濾分離，用去離子水洗滌至中性后，放入110°C的烘箱中保持4h，待完全干燥后，即得到白色碳酸鈣晶須粉末。所得碳酸鈣晶須用掃描電鏡觀察，可看出直徑約為3-5 μ m，長徑比為10-20。如圖1所示。
[0032]實施例2
分別量取50mL的蒸餾水和50mL的三乙醇胺在室溫下混合均勻后超聲0.5h，再加入
2.7745g的無水氯化鈣和10.5105g的尿素。待無水氯化鈣和尿素充分溶解，將反應體系轉(zhuǎn)入容量為IOOmL的聚四氟乙烯反應釜內(nèi)于120°C的烘箱內(nèi)反應6h。反映結束后，冷卻至室溫，將生成的產(chǎn)物進行過濾分離，用去離子水洗滌至中性后，放入110°C的烘箱中保持4h，待完全干燥后，即得到白色碳酸鈣晶須粉末。所得碳酸鈣晶用掃描電鏡觀察直徑約為0.5-1 μ m，長徑比約為20-35。如圖2所示。
[0033]實施例3
分別量取80mL的蒸餾水和20mL的三乙醇胺在室溫下混合超聲0.5h，加入2.7745g的無水氯化鈣和10.5105g的尿素。待無水氯化鈣和尿素充分溶解，將反應體系轉(zhuǎn)入容量為IOOmL的聚四氟乙烯反應釜內(nèi)于120°C的烘箱內(nèi)反應6h。反映結束后，冷卻至室溫，將生成的產(chǎn)物進行過濾分離，用去離子水洗滌至中性后，放入110°C的烘箱中保持4h，待完全干燥后，即得到白色碳酸鈣晶須粉末。所得碳酸鈣晶用掃描電鏡觀察直徑約為3-5 μ m，長徑比約為15-25。如圖3所示 。
【權利要求】
1.一種利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法，其特征是，通過對三乙醇胺、蒸餾水混合處理，得到三乙醇胺-水混合溶液體系，將一定量的無水氯化鈣，尿素加入含有三乙醇胺-水混合溶液的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜中，充分溶解后，置于80攝氏度的烘箱中反應，冷卻過濾、水洗成中性，抽慮烘干，即可制得成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法，其特征是， 所述三乙醇胺、蒸餾水的混合處理為:控制三乙醇胺與蒸餾水體積比為1:(0.25^4),量取一定體積的三乙醇胺溶液和蒸餾水混合并超聲0.5h ； 所述無水氯化鈣、尿素的溶解處理為:稱取2.7745g的無水氯化鈣和10.5105g的尿素加入三乙醇胺-水混合溶液，使其充分溶解； 所述反應釜溶解、烘箱反應、冷卻各單元過程為:將充分溶解后的三乙醇胺-水混合反應體系加入容量為100ml的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜(兩者的先后順序)，并在80攝氏度的烘箱中反應6h，冷卻至室溫將所得樣品過濾，用蒸餾水水洗至中性，抽慮并放于110 °(:烘箱中干燥3~4h，制得碳酸鈣晶須材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法，其特征是，首次發(fā)明了以三乙醇胺-水混合溶液體系利用沉淀法合成碳酸鈣晶須。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法，其特征是，所述三乙醇胺和蒸餾水的體積比為1:0.25~4。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用三乙醇胺為助劑制備碳酸鈣晶須的方法，其特征是，所述反應釜反應溫度為6(Tl80°C，反應釜反應時間為2~24h。
【文檔編號】C01F11/18GK103806088SQ201410084893
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權日:2014年3月10日
【發(fā)明者】陳祥迎, 黃海平 申請人:常州碳酸鈣有限公司