一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种压延膜专用纳米碳酸钙CCR-12的制备方法，以石灰石为原料，通过煅烧后制成生石灰，经消化、过筛、陈化后制得Ca(OH)2浆液，然后经碳化达到一定的pH值，其特征在于包括如下步骤：（1）将石灰石高温煅烧后制得的生石灰取出称重，以CaO:H2O=1:（5.1-5.5）的重量比加水将生石灰消化，陈化28-32h后过筛，调节浆液的温度至22-24℃，精制成浓度为11-13%的Ca(OH)2浆液；（2）将Ca(OH)2生浆调制制冷，当温度调节到22-24℃时，加入晶型控制剂进行反应，然后加入分散剂，通CO2碳化，至pH=8.4-8.6时停止碳化；（3）将碳化后的熟浆增浓后，添加复合活化剂活化，经脱水、干燥、粉碎和分级后得到80～120nm的纳米活性碳酸钙。本发明方法实现了压延膜优良的分散性能与吸墨性能。
【专利说明】一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机化工【技术领域】，具体为压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法及表面改性方法。
【背景技术】
[0002]压延膜在我国尤其是在西北地区具有重要的作用，由于雨小、毛温低，所以使用塑料大棚成了发展农业生产的重要举措；此外其在盐田苫盖、工业包装、电工绝缘、充气膜制品、灯箱广告、工程防水、日用品等方面都有着广泛的应用。压延膜专用纳米碳酸钙是针对压延膜制品特殊要求的专用纳米碳酸钙，在满足压延膜制品的各种要求外，还赋予压延膜制品优良的分散性能与吸墨性能。纳米碳酸钙是一种原料丰富、性能优良的无机填料，其可部分或者大部分替代炭黑和白炭黑作硅酮胶的补强填充剂，可降低成本，具有填充量大，补强、增白效果好等特点，逐渐成为硅酮橡胶的主要生产原料。
[0003]随着经济发展及市场的迫切需要，目前技术生产的重质碳酸钙产品比表面积低，晶型不规整，表面改性效果不理想，仅能用于低档硬质管道的生产。经研究，纳米碳酸钙对压延膜的增强作用，影响压延膜制品性能的因素主要为颗粒形态、吸油值、表面改性和PH值。因此迫切需要研究开发出一种能用于生产压延膜制品填充的新产品的方法，彻底解决压延膜制品的拉伸强度以及伸长率不够强、分散性差、吸墨性能不够好、生产稳定性差等技术问题，以达到迅速占领市场的目的。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法及表面改性方法，通过控制晶型尺寸与规则度，从表面改性生产工艺着手，实现压延膜优良的分散性能与吸墨性能。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，以石灰石为原料，通过煅烧后制成生石灰，经消化、过筛、陈化后制得Ca (OH) 2浆液，然后经碳化达到一定的pH值，其特征在于包括如下步骤:
[0007](1)将石灰石高温煅烧后制得的生石灰取出称重，以CaO = H2O=1: (5.1-5.5)的重量比加水将生石灰消化，陈化28-32h后过筛，调节浆液的温度至22-24°C，精制成浓度为11-13% 的 Ca(OH)2 浆液；
[0008](2)将Ca(OH)2生浆调制制冷，当温度调节到22_24°C时，加入晶型控制剂进行反应，然后加入分散剂，通CO2碳化，至pH=8.4-8.6时停止碳化；
[0009](3)将碳化后的熟浆增浓后，添加复合活化剂活化，经脱水、干燥、粉碎和分级后得到80~120nm的纳米活性碳酸钙。
[0010]优选地，步骤(3)中脱水后，部分母液经沉降，产生的浓浆继续循环活化。
[0011]优选地，步骤(3)所述复合活化剂的组成按重量比为:椰子油:硬脂酸:氢氧化钠=(78-82):(58-62): (11-15)。
[0012]进一步优选地，复合活化剂的配制方法为:在95°C以上的热水中将氢氧化钠溶解后，放入硬脂酸，保证氢氧化钠与硬脂酸充分皂化后再放进椰子油。
[0013]优选地，步骤(1)所述高温煅烧在立窑或马弗炉中进行，加入煤和空气，在1200°C的高温下进行，同时保证6%以下的生烧。
[0014]优选地，步骤(1)中高温煅烧后，排出的气体经过水冷却、净化、压缩后制备成高纯度的CO2。
[0015]优选地，步骤(2)所述碳化为通入体积分数为28~32%的CO2进行碳化，在碳化过程中控制碳化系统的压力保持在0.11-0.13MPa，终点温度控制在56_58°C。
[0016]优选地，步骤(2)所述晶型控制剂为含量1.8-2.2%的硫酸锌。
[0017]优选地，步骤(2)所述分散剂的成分为精炼椰子油、聚氧乙烯硬脂酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇的混合物。
[0018]优选地，该方法还包括回收清液和废水处理的步骤。
[0019]本发明的有益效果是:
[0020]采用本发明的压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法及表面改性方法，制得的纳米碳酸钙比表面积适中、晶型规整、表面改性效果好，可大幅度提高压延膜制品的优良的分散性能与吸墨性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下通过实施例对本发明的【具体实施方式】作进一步阐述。
[0023]实施例1
[0024]按照以下方法制备本发明压延膜专用纳米活性碳酸钙CCR-12:
[0025](I)将石灰石高温煅烧后制得的生石灰取出称重，以Ca0:H20=l:5.1的重量比加水将生石灰消化，陈化28h后过筛，调节浆液的温度至22°C，精制成浓度为11%的Ca(OH)2浆液；
[0026](2)将Ca(OH)2生浆调制制冷，当温度调节到22°C时，加入晶型控制剂进行反应，然后加入分散剂，通CO2碳化，至pH=8.4时停止碳化；
[0027](3)将碳化后的熟浆增浓后，添加复合活化剂活化，经脱水、干燥、粉碎和分级后得到80~120nm的纳米活性碳酸钙。
[0028]实施例2
[0029]按照以下方法制备本发明压延膜专用纳米活性碳酸钙CCR-12:
[0030](I)将石灰石闻温煅烧后制得的生石灰取出称重，以Ca0:H20=l:5.5的重量比加水将生石灰消化，陈化32h后过筛，调节浆液的温度至24°C，精制成浓度为13%的Ca(OH)2浆液；
[0031](2)将Ca(OH)2生浆调制制冷，当温度调节到24°C时，加入晶型控制剂进行反应，然后加入分散剂，通CO2碳化，至pH=8.6时停止碳化；[0032](3)将碳化后的熟浆增浓后，添加复合活化剂活化，经脱水、干燥、粉碎和分级后得到80~120nm的纳米活性碳酸钙。
[0033]实施例3
[0034]按照以下方法制备本发明压延膜专用纳米活性碳酸钙CCR-12:
[0035](I)石灰石经高温煅烧后制得的生石灰取出称重，趁热以Ca0:H20=l:5.3的比例将生石灰消化，陈化30h后进行过筛，并将其浆液温度调至23°C，精制成浓度为12%的Ca (OH) 2浆液；
[0036](2)将Ca(OH)2生浆调制制冷，当温度调节到23°C时，加入晶型控制剂进行反应，然后加入分散剂，通CO2碳化，当PH=8.5时停止碳化；
[0037](3)将碳化后的熟浆进行增浓后，添加复合活化剂进行活化，随即进入压滤机过滤脱水，脱水后的部分母液经沉降后产生的浓浆继续循环活化，其余大部分湿料则进行经热风炉产生的热空气进行干燥，干燥后的粉体经粉碎、分级后即可制得80~120nm的纳米活性碳酸钙。
[0038]实施例4
[0039]下面参考图1描述本发明压延膜专用纳米碳酸钙CCR-12的制备方法及表面改性方法的一个实例。以石灰石为原料，首先将大块的石灰石破碎成为粒度为75~150mm的石灰石再和粒度为40~80_的无烟煤按一定的配煤率(100:10~100:12)、一定的间隔(3h)、一定的总量(由生产能力确定)加入石灰窑或马弗炉内与空气进行煅烧反应，空气按需要量(空气过剩系数为1.05-1.10)从石灰窑或马弗炉送入(强制通风或自然通风)，生成的石灰按一定的间隔(3h，与加料相配合，先加料后出获)、一定的温度(70-850C )从石灰窑底部出窑，窑气则连续按一定温度(120~250°C)从石灰窑顶部出窑。
[0040]从石灰窑底部出来的石灰与来自冷却换热器的热水在消化机或消化池中进行消化反应(石灰与水之比为1:5.3)，消化得到的石灰乳的浓度约为18%，用冷水调和至13%，先经过流槽沉淀粗渣后再用三级筛和旋液分离嚣进行精制并陈化30h，同时加入晶型控制剂和水进行反应，制得的精灰乳将进行碳化反应。
[0041]从石灰窑顶部出来的窑气经水溝洗涤系统冲洗与冷却，温度降至70~85°C后，再经焦油吸附器净化，温度降至约40°C，然后进人空气压缩机进行压缩，从空压机出来的窑气经油气分离器分离出所夹带的油雾后进入储气罐缓冲稳压，然后与精灰乳进行碳化反应，同时加入适量的分散剂，生产出碳酸钙沉淀。
[0042]经碳化后的碳酸钙悬浮液进入熟浆池中，经增浓、活化，通过压滤机过滤、脱水，过滤得到的母液进入沉降池中进行重力沉降回收其中的碳酸钙，回收的碳酸钙返回熟浆池，沉降时排出的清液与增浓时排出的清液一起返回净化。从压滤机出来的湿料(含水量(35%)用皮带输送机送人造粒机中造粒后均匀落在链带式烘干系统进行干燥，从干燥器出来的干料(含水量< 0.4%)经除铁器除铁后，送人高速离心粉碎机中进行粉碎，从粉碎机出来的粉料(99.995 %过125 μ m筛，99.7 %过45 μ m筛，即为产品碳酸钙)进入旋风分选器，部分较粗的产品碳酸钙经旋风分选器的底部经输送设备送回半成品库与新料混在一起再破碎，合格部分较细的产品碳酸钙从旋风分选器的顶部出来后，进入成品库产品包装入库。
[0043]实施例5`[0044]在另一个实施方案中，按照实施例4的方法制备纳米碳酸钙CCR-12。在制备过程中，为了更好地填充到有机填料中，对纳米碳酸钙进行表面处理，达到亲油疏水的目的。本实施例采用复合活化剂一椰子油和硬脂酸来进行表面改性处理，其配方为:椰子油:硬脂酸:氢氧化钠=80:60:13，单位为千克，具体的操作是在95°C以上的热水中将氢氧化钠溶解后，放入硬脂酸，保证氢氧化钠与硬脂酸充分皂化后再放进椰子油，在常温下将纳米碳酸钙进行表面改性，改性后的纳米碳酸钙表面包覆完全，具有优良的分散性能与吸墨性能。
[0045]本发明通过调节氢氧化钙浆液的温度、浓度来进行碳化，灵活地调节生成的碳酸钙的粒径，以使之填充到压延膜生产工艺时具有比较高的分散性能与吸墨性能，同时采用复合的表面改性处理剂一椰子油和硬脂酸，更好地填充到有机填料中，可大幅度的提高压延膜制品的光洁度。
[0046]实施例6
[0047]测定实施例1-5本发明值得的纳米碳酸钙CCR-12的具体技术参数，结果列于表1中:
[0048]表1
【权利要求】
1.一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，以石灰石为原料，通过煅烧后制成生石灰，经消化、过筛、陈化后制得Ca (OH) 2浆液，然后经碳化达到一定的pH值，其特征在于包括如下步骤: (1)将石灰石高温煅烧后制得的生石灰取出称重，以CaO= H2O=1: (5.1-5.5)的重量比加水将生石灰消化，陈化28-32h后过筛，调节浆液的温度至22-24°C，精制成浓度为11_13%的Ca (OH)2浆液； (2)将Ca(OH)2生浆调制制冷，当温度调节到22-24°C时，加入晶型控制剂进行反应，然后加入分散剂，通CO2碳化，至pH=8.4-8.6时停止碳化； (3)将碳化后的熟浆增浓后，添加复合活化剂活化，经脱水、干燥、粉碎和分级后得到80~120nm的纳米活性碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(3)中脱水后，部分母液经沉降，产生的浓浆继续循环活化。
3.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(3)所述复合活化剂的组成按重量比为:椰子油:硬脂酸:氢氧化钠=(78-82):(58-62):(11-15)。
4.根据权利要求3所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 所述复合活化剂的配制方法为:在95°C以上的热水中将氢氧化钠溶解后，放入硬脂酸，保证氢氧化钠与硬脂酸充分皂化后再放进椰子油。
5.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(1)所述高温煅烧在立窑或马弗炉中进行，加入煤和空气，在1200°C的高温下进行，同时保证6%以下的生烧。
6.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(1)中高温煅烧后，排出的气体经过水冷却、净化、压缩后制备成高纯度的co2。
7.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(2)所述碳化为通入体积分数为28~32%的CO2进行碳化，在碳化过程中控制碳化系统的压力保持在0.11-0.13MPa，终点温度控制在56_58°C。
8.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(2)所述晶型控制剂为含量1.8-2.2%的硫酸锌。
9.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 步骤(2)所述分散剂的成分为精炼椰子油、聚氧乙烯硬脂酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种压延膜专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于: 还包括回收清液和废水处理的步骤。
【文档编号】B82Y30/00GK103693669SQ201310642377
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】陈品维, 梁立和, 冯列锋, 伍溢权, 郑仕鹏, 陈伟超 申请人:恩平市嘉维化工实业有限公司