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纳米碳酸钙的生产工艺

 国内外生产纳米碳酸钙的方法基本上都是碳化法,即生石灰加水消化为石灰乳后,通人二氧化碳气体进行碳化,生成碳酸钙,然后经表面改性,过滤、干燥后得到产品。工艺流程如图1所示。

1、喷雾碳化法

具体方法是:石灰加水消化成氢氧化钙悬浮液,将此悬浮液调成一定的浓度和温度,加人一定量的分散剂,然后通过喷咀雾化喷人碳化塔内,与塔内上升的二氧化碳气体逆向接触,生成碳酸钙颗粒。此项工艺条件为:氢氧化钙乳液浓度1 · 034、1.069(相对浓度);二氧化碳浓度80%;操作温度15 ℃、27℃;氢氧化钙乳液喷雾压力0.035MPa、0.04MPao由此,可以制得平均粒径为100nm左右的不同晶形的纳米碳酸钙产品。

(1)塔式碳化法

塔式碳化法也是目前国内生产厂家采用最多的碳化方法。具体方法是:将消化好并加人晶形控制剂的氢氧化钙乳液注人带有搅拌装置的碳化塔中,

(2)超重力床碳化法

超重力床碳化法是由北京化工大学研制开发的,超重力床是带有填充物的旋转床,如图2。氢氧化钙悬浮液与二氧化碳气体由旋转床上部进人,悬浮液在旋转床中靠离心力穿过填充物甩向外侧,被填充物充分切割分散,比表面积极度扩张,与二氧化碳进行充分的快速反应,制得粒度极细的纳米碳酸钙颗粒。反应过程中可控制其反应温度、速度和pH 值等条件,以取得不同晶形的产品。

3、纳米碳酸钙的表面改性

碳酸钙的表面改性是提高产品性能的重要步骤,通过对碳酸钙的表面改性,才能使其与橡胶、树脂的表面亲和力增强,降低了碳酸钙的吸油率,提高橡胶、塑料、油墨的流变性。这样不仅能使填充量增加,而且使碳酸钙真正以纳米级的颗料均匀分布,改变了涂料和油墨的性质,从而可适合特殊的应用场合。如上海大众生产的桑塔那轿车,底盘涂上纳米碳酸钙底盘漆后,具有抗石击的优点。

表面改性的方法:一种是把碳酸钙粉末放人高速捏合机中,放人改性剂及分散剂进行处理;另一种方法是把改性剂直接加人氢氧化钙悬浮液中进行改性又叫湿法改性。常用的改性剂有:不饱和脂肪酸、树脂酸、硅烷偶连剂、钛酸脂偶连剂等。改性剂的选择取决于应用领域的不同而不同。目前,天津化工研究院在改性技术的研究上有较好的成果。过滤一般选用板框式压滤机,干燥选用带式干燥与闪蒸干燥相结合的方法。