專利名稱：一種球形納米碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，涉及納米碳酸鈣的制備方法，更具體的是涉及一種球形納米碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣是一種廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、油墨、涂料等領(lǐng)域的新型工業(yè)原料，其性能的優(yōu)劣主要取決于納米碳酸鈣的形貌、粒徑大小和粒度分布等。不同形貌的納米碳酸鈣其應用及功能不同，由于碳酸鈣生長的形貌受碳酸鈣晶型的影響，所以在制備時更容易得到方形的納米碳酸鈣。但球形的納米碳酸鈣所具有的獨特形貌和性能，能賦予產(chǎn)品更高的應用性能和附加值，是該行業(yè)的開發(fā)熱點。近幾十年來，國內(nèi)外學者致力于納米碳酸鈣的研究，如莊斌等[1]采用復分解法由氯化鈣與碳酸銨制備納米碳酸鈣，得到產(chǎn)物平均粒徑50nm左右的球形粒子；Anton等[2] 研究用乙醇(95%)做溶劑，用NH4HCOjn Ca (NO3)2反應制得納米級的立方體和球形粒子；白麗梅等[3]在實驗室條件下，以石灰石為原料，通過間歇式碳化反應合成了 25nm的碳酸鈣產(chǎn)品；馬祥梅等[4]利用氯化鈣、氨水和二氧化碳為原料，制得粒度分布均勻、分散性好、平均粒徑為45nm的球形納米碳酸鈣；徐國峰等[5]采用微乳液法，利用Ca(NO3)2和Na2CO3,在微乳液界面處發(fā)生反應，制得了分散性良好，平均粒徑為IOnm左右的納米碳酸鈣。但上述方法中，或存在產(chǎn)品粒徑大、形貌不夠均一，或合成步驟較繁瑣、所用試劑種類繁多的缺點。[1]莊斌，徐超，張興法.由氯化鈣制備納米碳酸鈣研究[J].化工礦物與加工，2007 ) :26-28.Anton I L, Aleksey N S, Ella M M, et al. Preparation of Pure Monodisperse Calcium Carbonate Paticles [J]· Reaction Kinetics and Catalysis Letters, 2007，90(1) :151-157.白麗梅，霄睿，韓躍新，等.納米碳酸鈣均勻度和粒度影響因素的研究[J]. 非金屬礦，2010(1) 3-7.馬祥梅，王斌.碳化法制備納米碳酸鈣的研究[J].新型建筑材料，2007， 34(6) :51-53.徐國峰，王潔欣，沈志剛，陳建峰.單分散納米碳酸鈣的制備和表征[J].北京化工大學學報(自然科學版)，2009，36(5) 27- 30。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述缺點，提供一種產(chǎn)品粒徑小、形貌均一和操作簡單的球形納米碳酸鈣的制備方法。發(fā)明人經(jīng)過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，通過控制季戊四醇的用量，基本可得球形納米碳酸鈣，實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案具體如下
一種球形納米碳酸鈣的制備方法，包括如下步驟，(1)將碳酸鈉溶解于水中得到濃度為0.05、. 10mol/L的碳酸鈉溶液；
(2)將氯化鈣溶解于水中得到濃度為1.0 2. Omol/L的氯化鈣溶液；
(3)將季戊四醇加入到碳酸鈉溶液中，使其完全溶解后，在攪拌下，緩慢加入氯化鈣溶液，反應得到球形納米碳酸鈣的漿液；其中，季戊四醇的用量為產(chǎn)物碳酸鈣質(zhì)量的0. 1 2%。所述碳酸鈉溶液的濃度優(yōu)選0. 06 0. lmol/L。更優(yōu)的碳酸鈉溶液濃度為0. 09 0. lmol/L。所述氯化鈣溶液的濃度優(yōu)選1. 3 2. Omol/L。更優(yōu)的氯化鈣溶液濃度為1. 8 2. Omol/L。在橡膠、塑料、油墨、涂料等領(lǐng)域，通常需要將納米碳酸鈣分散在有機物中，由于碳酸鈣為親水疏油性物質(zhì)，工業(yè)上通過在納米碳酸鈣表面包覆一層硬脂酸鈉等表面活性劑物質(zhì)，即對納米碳酸鈣進行改性，使其由親水性物質(zhì)變?yōu)橛H油性物質(zhì)。因此，包覆效果的好壞也是決定納米碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要性能指標。進一步，按碳酸鈣質(zhì)量的1 5%，將硬脂酸鈉加入水中，加熱使其溶解后，再將該溶液在攪拌下緩慢加入到步驟(3)所得的漿液中，加入完畢后，繼續(xù)攪拌至均勻，得到包覆有硬脂酸鈉的球形納米碳酸鈣。本發(fā)明的有益效果通過在溶液中加入少量的季戊四醇作碳酸鈣晶形控制劑，制備出了球形納米碳酸鈣，其粒徑只有25nm左右，大小分布均勻，制備過程簡單，成本較低； 制備的球形納米碳酸鈣可以包覆硬脂酸鈉，容易實現(xiàn)納米碳酸鈣的改性，適合球狀納米碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明采用季戊四醇用量為1%時所得納米碳酸鈣的透射電鏡照片。圖2為本發(fā)明采用季戊四醇用量為0. 1%時所得納米碳酸鈣的透射電鏡照片。圖3為本發(fā)明包覆了硬脂酸鈉的納米碳酸鈣粒子的透射電鏡照片。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
稱取2. 65g碳酸鈉，加水溶解，在250ml的容量瓶中配制成0. lmol/L的碳酸鈉溶液； 稱取22. 2g無水氯化鈣，加水溶解，在100ml容量瓶中配制成2mol/L的氯化鈣溶液；量取 200ml的0. lmol/L碳酸鈉溶液于500ml燒杯中，然后加入0. 02g的季戊四醇，其用量以最終產(chǎn)物碳酸鈣質(zhì)量的1%計，攪拌使其完全溶解；攪拌速度設置為800r/min，再將IOml的 2mol/L氯化鈣溶液逐滴緩慢加入到上述溶液中，待滴加完成后，得到納米碳酸鈣漿液，繼續(xù)攪拌漿液30min;得到的納米碳酸鈣粒子的透射電鏡照片如圖1所示，從圖中可看出納米碳酸鈣為球形狀，其粒徑在25nm左右，顆粒大小分布均勻。實施例2
稱取2. 65g碳酸鈉，加水溶解，在250ml的容量瓶中配制成0. lmol/L的碳酸鈉溶液； 稱取22. 2g無水氯化鈣，加水溶解，在100ml容量瓶中配制成2mol/L的氯化鈣溶液；量取200ml的0. lmol/L碳酸鈉溶液于500ml燒杯中，然后加入0. 002g的季戊四醇，其用量以最終產(chǎn)物碳酸鈣質(zhì)量的0. 1%計，攪拌使其完全溶解；攪拌速度設置為800r/min，再將IOml的 2mol/L氯化鈣溶液逐滴緩慢加入到上述溶液中，待滴加完成后，得到納米碳酸鈣漿液，繼續(xù)攪拌漿液30min ；得到的納米碳酸鈣粒子的透射電鏡照片如圖2所示，從圖中可看出納米碳酸鈣基本為球形狀，其粒徑在10-30nm左右，顆粒大小分布較均勻。
實施例3
稱取0. Ig硬脂酸鈉(按碳酸鈣質(zhì)量的5%計量)攪拌溶解于70°C的50ml水中，待硬脂酸鈉完全溶解后，緩慢將其加入到實施例1所制得的納米碳酸鈣漿液中，繼續(xù)攪拌30min均勻后，得到硬脂酸鈉改性的納米碳酸鈣粒子，產(chǎn)品的透射電鏡照片如圖3所示，從透射電鏡的表征可看出，在球形納米碳酸鈣的表面成功包覆有一層硬脂酸鈉。
權(quán)利要求
1.一種球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將碳酸鈉溶解于水中得到濃度為0.05 0. 10mol/L的碳酸鈉溶液；(2)將氯化鈣溶解于水中得到濃度為1.0 2. Omol/L的氯化鈣溶液；(3)將季戊四醇加入到碳酸鈉溶液中，使其完全溶解后，在攪拌下，緩慢加入氯化鈣溶液，反應得到球形納米碳酸鈣的漿液；其中，季戊四醇的用量為產(chǎn)物碳酸鈣質(zhì)量的0. 1 2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于按碳酸鈣質(zhì)量的 1 5%，將硬脂酸鈉加入水中，加熱使其溶解后，再將該溶液在攪拌下緩慢加入到步驟(3) 所得的漿液中，加入完畢后，繼續(xù)攪拌至均勻，得到包覆有硬脂酸鈉的球形納米碳酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種球形納米碳酸鈣的制備方法。該制備方法特點在于將季戊四醇加入到0.05~0.10mol/L的碳酸鈉溶液中，使其完全溶解后，然后在攪拌下，緩慢加入1.0～2.0mol/L氯化鈣溶液，反應得到球形納米碳酸鈣，其中，季戊四醇的用量為產(chǎn)物碳酸鈣質(zhì)量的0.1～2%。所得的球形納米碳酸鈣粒徑約為25nm左右，大小分布均勻，整個制備過程簡單，所用晶型控制劑價格較低廉。同時，將反應所得的漿液，按碳酸鈣質(zhì)量的1～5%用量加入硬脂酸鈉，得到包覆有硬脂酸鈉的納米碳酸鈣，該方法適合球狀納米碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C09C1/02GK102557100SQ20121000617
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉志博, 盧文斌, 李文濤, 王興權(quán), 王農(nóng), 陳輝生 申請人:蘭州交通大學