一种松塔状碳酸钙的制备方法与流程

本发明涉及化学工程及材料工程技术领域，尤其是涉及一种松塔状碳酸钙的制备方法。

背景技术：

碳酸钙是一种优良的无机填料，其价格低廉、白度高、无毒、无味、补强性能优良，广泛地应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、食品、化妆品等诸多工业领域。不同领域对碳酸钙有不同功能的需求，其功能好坏取决于碳酸钙粒子的晶型、形貌、粒径大小等参数，形态和结构不同的碳酸钙粒子功能和应用领域不同。借助于各种无机离子或有机添加剂的调控作用，在合成碳酸钙粒子的过程中，通过控制其用量可以对碳酸钙的大小、形貌及晶型等进行改性，从而使由改性合成、具有特殊形貌的碳酸钙有更高的使用性能和附加值，这仍是国内外该领域重要的研究课题。碳酸钙按粒径大小可分为微米级、亚微米级、纳米级等，同时caco3具有多种形貌，如立方形、纺锤形、针状、链状、棒状、球形等，不同形貌碳酸钙具有不同功能和用途。碳酸钙的制备方法主要有三种：沉淀法、碳化法和超重力法。由于碳化法制得的碳酸钙形貌和晶型不易控制，步骤繁琐，并且存在严重的团聚现象；超重力法反应条件比较苛刻。沉淀法克服了上述两种碳酸钙制备方法的缺陷，故在制备碳酸钙及研究其形貌的可控方面，沉淀法倍受青睐。但现有的沉淀法制备出的碳酸钙形貌单一，而且都是先制备出碳酸钙后加入晶型控制剂进行晶型控制，制备方法繁杂，也不利于有机质充分发挥对晶体生长的控制作用。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种松塔状碳酸钙的制备方法，该碳酸钙形貌特殊，为少见的松塔状，而且将控制粒径、控制形状、表面修饰同步完成。

本发明的技术方案：

一种松塔状碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：

(1)溶液a的配制：将一定量无水氯化钙溶于去离子水配制成不同浓度的溶液，然后添加晶型控制剂，形成溶液a；

(2)溶液b的配制：将一定量无水碳酸钠溶于去离子水配制成不同浓度的溶液，并加入无水乙醇溶液，形成溶液b；

(3)将步骤(1)中的溶液a与步骤(2)中的溶液b置于45℃恒温水浴中，搅拌0.5h，将恒温后的溶液b迅速倒入溶液a中，强力搅拌2h，进行抽滤、洗涤、干燥和研磨，即得松塔状碳酸钙粉末。

溶液a中，无水氯化钙溶液的浓度为0.05～0.3mol/l。

步骤(1)中，所述的晶型控制剂是双链表面活性剂——双十六烷基二甲基溴化铵。

步骤(1)中，双十六烷基二甲基溴化铵质量占比碳酸钙理论质量2％。

溶液b中，碳酸钠溶液的浓度为0.05～0.3mol/l。

无水氯化钙溶液与碳酸钠溶液的物质的量比为1:1。

本发明有益效果：

1.本发明以双十六烷基二甲基溴化铵为晶型控制剂，是双链表面活性剂，相转移催化剂，在制药和临床诊断试剂盒上广泛地用作裂解试剂，在生物工程和电子领域也用作乳化剂、杀菌剂、消毒剂和抗静电剂等。

2.本发明采用的沉淀法具有原料廉价易得、工艺简单、易于操作，同时反应时间短、速度快，反应过程能耗小，环保、安全、无污染等优点。

3.本发明将控制粒径、控制形状、表面修饰同步完成，是较先进的表面处理技术。通过有机分子与无机物离子在界面处的相互作用来控制碳酸钙的结构与形貌，从而形成具有择优生长取向的精美材料。同时制备的松塔状碳酸钙形貌特殊，尺寸可控，白度高，分散性好，具有很好的应用前景。

4.本发明采用液相沉淀法，以无水氯化钙和碳酸钠为原料，将双十六烷基二甲基溴化铵为晶型控制剂制备形貌新颖的松塔状碳酸钙粒子，研究了向不同浓度的反应体系中，添加双十六烷基二甲基溴化铵条件下碳酸钙粒子形貌的变化。通过扫描电子显微镜(sem)、x射线衍射仪(xrd)、白度仪等对产物进行了表征，为特殊形貌碳酸钙的制备提供了一个新的思路和途径。

附图说明

图1为采用本发明实施例4提供的方法制备的松塔状碳酸钙的扫描电子显微镜(sem)照片。

图2为采用本发明实施例4提供的方法制备的松塔状碳酸钙的x射线衍射(xrd)谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述，以便本领域的技术人员更了解本发明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)溶液a的配制：将0.56g无水氯化钙溶于100ml去离子水配制成0.05mol/l的溶液，然后添加0.3g(双十六烷基二甲基溴化铵占比碳酸钙理论质量2％)晶型控制剂，形成溶液a；

(2)溶液b的配制：将0.53g无水碳酸钠溶于100ml去离子水配制成0.05mol/l的溶液，并加入2ml无水乙醇溶液，形成溶液b；使用无水乙醇溶液促进晶型控制剂更好地发挥溶解、调控作用。

(3)将步骤(1)中的溶液a与步骤(2)中的溶液b置于45℃恒温水浴中，搅拌0.5h，将恒温后的溶液b迅速倒入溶液a中，强力搅拌2h，进行抽滤、洗涤、干燥和研磨，即得松塔状碳酸钙粉末。

实施例2

(1)溶液a的配制：将1.11g无水氯化钙溶于100ml去离子水配制成0.1mol/l的溶液，然后添加0.3g(双十六烷基二甲基溴化铵占比碳酸钙理论质量2％)晶型控制剂，形成溶液a；

(2)溶液b的配制：将1.06g无水碳酸钠溶于100ml去离子水配制成0.1mol/l的溶液，并加入5ml无水乙醇溶液，形成溶液b；

(3)将步骤(1)中的溶液a与步骤(2)中的溶液b置于45℃恒温水浴中，搅拌0.5h，将恒温后的溶液b迅速倒入溶液a中，强力搅拌2h，进行抽滤、洗涤、干燥和研磨，即得松塔状碳酸钙粉末。

实施例3

(1)溶液a的配制：将2.22g无水氯化钙溶于100ml去离子水配制成0.2mol/l的溶液，然后添加0.3g(双十六烷基二甲基溴化铵占比碳酸钙理论质量2％)晶型控制剂，形成溶液a；

(2)溶液b的配制：将2.12g无水碳酸钠溶于100ml去离子水配制成0.2mol/l的溶液，并加入2ml无水乙醇溶液，形成溶液b；

(3)将步骤(1)中的溶液a与步骤(2)中的溶液b置于45℃恒温水浴中，搅拌0.5h，将恒温后的溶液b迅速倒入溶液a中，强力搅拌2h，进行抽滤、洗涤、干燥和研磨，即得松塔状碳酸钙粉末。

实施例4

(1)溶液a的配制：将3.33g无水氯化钙溶于100ml去离子水配制成0.3mol/l的溶液，然后添加0.3g(双十六烷基二甲基溴化铵占比碳酸钙理论质量2％)晶型控制剂，形成溶液a；

(2)溶液b的配制：将3.18g无水碳酸钠溶于100ml去离子水配制成0.3mol/l的溶液，并加入5ml无水乙醇溶液，形成溶液b；

(3)将步骤(1)中的溶液a与步骤(2)中的溶液b置于45℃恒温水浴中，搅拌0.5h，将恒温后的溶液b迅速倒入溶液a中，强力搅拌2h，进行抽滤、洗涤、干燥和研磨，即得松塔状碳酸钙粉末。

(4)将试样皿置于白度仪测试台上，测定白度值。平均测试三次，取平均值。结果表明，改性后的松塔状caco3的白度值明显高于未改性的caco3，在生产中具有更好的使用价值。

表1caco3白度值测定