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成果名称: 一种低吸油值纳米碳酸钙的制备方法及其应用

成果登记号: 9612023Y2629

第一完成单位: 陕西安科兴阳岗石科技有限公司

联 系 人: 王钰馨

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 新材料

应用行业: 建筑业

学科分类: 材料合成与加工工艺(430.35)

应用状态: 产业化应用

完成人: 杨爱梅,黄安定,王安东,王钰馨,陈海生,朱勇

成果简介:

一种低吸油值纳米碳酸钙,制备方法包括以下步骤:

S1:将氢氧化钙悬浮液泵入高速碳化塔中,确保氢氧化钙在通入二氧化碳前温度≤25℃,通入二氧化碳与空气的混合气体进行碳酸化反应,当反应体系的pH≤7.5时,停止反应,得到纳米碳酸钙悬浮液;

S2:把S1所得的纳米碳酸钙悬浮液加热至温度≥80℃,并添加球霰石粉体,搅拌均匀,陈化;

S3:向S2陈化后的料液中加入硬脂酸钠和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺复配的表面活性剂进行表面处理,得到改性后的纳米碳酸钙悬浮液;

S4:将改性后的纳米碳酸钙悬浮液进行压滤、烘干、粉粹、过筛,即可得到低吸油值的纳米碳酸钙。

步骤S1中,氢氧化钙悬浮液的比重为1.050~1.060。

步骤S1中,混合气体流量为2m/h,二氧化碳浓度为25%。

步骤S1中,碳化反应搅拌转速为800~1000r/min。

步骤S2中,球霰石粉体添加量为悬浮液中碳酸钙干基质量的5~10%。

步骤S2中,陈化时间为2h。

步骤S3中,表面活性剂的用量为碳酸钙干基重量的3%。

步骤S3中,硬脂酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的质量比为2.3~2.5:0.5~0.7。

步骤S3中,表面处理搅拌转速为2000~2500r/min,温度为80~90℃,处理时间为20~30min。

本发明的第二个目的在于提供上述改性纳米碳酸钙粉体在制备人造岗石中的应用,该改性纳米碳酸钙粉体形貌规整、粒径分布窄、吸油值低、与不饱和树脂有较好的相容性。所述人造岗石的制备原料包括了上述的低吸油值纳米碳酸钙,还包括不饱和树脂、固化剂、重质碳酸钙,其中不饱和树脂聚氯乙烯占岗石重量的8~10%,固化剂过氧化钾乙酮占不饱和树脂重量的1%,重质碳酸钙占岗石重量的60%,低吸油值纳米碳酸钙占岗石重量的30%。

重质碳酸钙中60目、500目、1000目粒径颗粒的质量比为1:1:1。

岗石制备过程中,固化温度为90℃,时间为1.5小时。

本发明的优点及有益效果为:

1、本发明在碳酸钙悬浮液中添加球霰石,球霰石是碳酸钙的亚稳定晶体,有较高的溶解度和表面自由能,当暴露在潮湿环境或者水中时,球霰石会快速溶解并重新结晶形成方解石。本发明纳米碳酸钙陈化过程利用了球霰石碳酸钙在的较高温度下会发生溶解‑再结晶的特性,在体系中形成大量的钙离子与碳酸根离子,这些离子重新再结晶,就会附着在纳米碳酸钙颗粒表面,能够促进的纳米碳酸钙颗粒的长大、形貌的规整以及粒径的相对统一。

2、本发明中,硬脂酸钠已经牢固地键合在碳酸钙表面,属于化学吸附,从而使碳酸钙表面由亲水疏油转化为亲油疏水,成为一种功能性补强,增韧改性的填充材料。椰子油脂肪酸二乙醇酰胺具有特定的双亲分子结构,同样可以使碳酸钙表面由亲水疏油转化为亲油疏水;同时,椰子油脂肪酸二乙醇酰胺具有良好的稳泡能力,其酰胺基能够与硬脂酸钠表面改性过程中形成的胶束之间形成氢键,对其起到稳定作用,防止纳米碳酸钙在强烈机械搅拌过程中形成团聚,降低表面改性过程中的机械阻力,提高硬脂酸钠纳米碳酸钙的改性效果。本发明将硬脂酸钠与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺进行复配,利于制备吸油值较低的纳米碳酸钙。

3、本发明制备的低吸油值纳米碳酸钙用于填充岗石以后,岗石压缩强度、抗弯曲强度明显提升。