一种球形纳米碳酸钙的制备方法

摘要

本发明提供一种球形纳米碳酸钙的制备方法。该制备方法特点在于将季戊四醇加入到0.05~0.10mol/L的碳酸钠溶液中，使其完全溶解后，然后在搅拌下，缓慢加入1.0～2.0mol/L氯化钙溶液，反应得到球形纳米碳酸钙，其中，季戊四醇的用量为产物碳酸钙质量的0.1～2%。所得的球形纳米碳酸钙粒径约为25nm左右，大小分布均匀，整个制备过程简单，所用晶型控制剂价格较低廉。同时，将反应所得的浆液，按碳酸钙质量的1～5%用量加入硬脂酸钠，得到包覆有硬脂酸钠的纳米碳酸钙，该方法适合球状纳米碳酸钙的工业化生产。

权利要求

1.一种球形纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将碳酸钠溶解于水中得到浓度为0.05～0.10mol/L的碳酸钠溶液；

（2）将氯化钙溶解于水中得到浓度为1.0～2.0mol/L的氯化钙溶液；

（3）将季戊四醇加入到碳酸钠溶液中，使其完全溶解后，在搅拌下，缓慢加入氯化钙溶液，反应得到球形纳米碳酸钙的浆液；其中，季戊四醇的用量为产物碳酸钙质量的0.1～

2%。

2.根据权利要求1所述的球形纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：按碳酸钙质量的

1～5%，将硬脂酸钠加入水中，加热使其溶解后，再将该溶液在搅拌下缓慢加入到步骤（3）所得的浆液中，加入完毕后，继续搅拌至均匀，得到包覆有硬脂酸钠的球形纳米碳酸钙。

说明书

一种球形纳米碳酸钙的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米材料领域，涉及纳米碳酸钙的制备方法，更具体的是涉及一种球形纳米碳酸钙的制备方法。

背景技术

[0002] 纳米碳酸钙是一种广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料等领域的新型工业原料，其性能的优劣主要取决于纳米碳酸钙的形貌、粒径大小和粒度分布等。不同形貌的纳米碳酸钙其应用及功能不同，由于碳酸钙生长的形貌受碳酸钙晶型的影响，所以在制备时更容易得到方形的纳米碳酸钙。但球形的纳米碳酸钙所具有的独特形貌和性能，能赋予产品更高的应用性能和附加值，是该行业的开发热点。

[0003] 近几十年来，国内外学者致力于纳米碳酸钙的研究，如庄斌等[1]采用复分解法由氯化钙与碳酸铵制备纳米碳酸钙，得到产物平均粒径50nm左右的球形粒子；Anton等[2]研究用乙醇(95％)做溶剂，用NH4HCO3和Ca(NO3)2反应制得纳米级的立方体和球形粒子；白丽梅等[3]在实验室条件下，以石灰石为原料，通过间歇式碳化反应合成了25nm的碳酸钙产品；马祥梅等[4]利用氯化钙、氨水和二氧化碳为原料，制得粒度分布均匀、分散性好、平均粒径为45nm的球形纳米碳酸钙；徐国峰等[5]采用微乳液法，利用Ca(NO3)2和Na2CO3，在微乳液界面处发生反应，制得了分散性良好，平均粒径为10nm左右的纳米碳酸钙。但上述方法中，或存在产品粒径大、形貌不够均一，或合成步骤较繁琐、所用试剂种类繁多的缺点。

[0004] [1] 庄斌, 徐超, 张兴法. 由氯化钙制备纳米碳酸钙研究 [J]. 化工矿物与加工, 2007(2)：26-28.

[0005] [2] Anton I L, Aleksey N S, Ella M M, et a1. Preparation of Pure Monodisperse Calcium Carbonate Paticles [J]. Reaction Kinetics and Cata1ysis Letters, 2007, 90(1)：151-157.

[0006] [3] 白丽梅, 霄睿, 韩跃新, 等. 纳米碳酸钙均匀度和粒度影响因素的研究 [J]. 非金属矿, 2010(1)：3-7.

[0007] [4] 马祥梅, 王斌. 碳化法制备纳米碳酸钙的研究 [J]. 新型建筑材料,2007, 34(6)：51-53.

[0008] [5] 徐国峰,王洁欣,沈志刚,陈建峰.单分散纳米碳酸钙的制备和表征 [J]. 北京化工大学学报(自然科学版), 2009, 36(5)：27- 30。

发明内容

[0009] 本发明的目的是针对上述缺点，提供一种产品粒径小、形貌均一和操作简单的球形纳米碳酸钙的制备方法。

[0010] 发明人经过大量的实验研究发现，通过控制季戊四醇的用量，基本可得球形纳米碳酸钙，实现本发明目的的技术方案具体如下：

[0011] 一种球形纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤，

[0012] （1）将碳酸钠溶解于水中得到浓度为0.05~0.10mol/L的碳酸钠溶液；

[0013] （2）将氯化钙溶解于水中得到浓度为1.0～2.0mol/L的氯化钙溶液；

[0014] （3）将季戊四醇加入到碳酸钠溶液中，使其完全溶解后，在搅拌下，缓慢加入氯化钙溶液，反应得到球形纳米碳酸钙的浆液；其中，季戊四醇的用量为产物碳酸钙质量的0.1～2%。

[0015] 所述碳酸钠溶液的浓度优选0.06～0.1mol/L。

[0016] 更优的碳酸钠溶液浓度为0.09～0.1mol/L。

[0017] 所述氯化钙溶液的浓度优选1.3～2.0mol/L。

[0018] 更优的氯化钙溶液浓度为1.8～2.0mol/L。

[0019] 在橡胶、塑料、油墨、涂料等领域，通常需要将纳米碳酸钙分散在有机物中，由于碳酸钙为亲水疏油性物质，工业上通过在纳米碳酸钙表面包覆一层硬脂酸钠等表面活性剂物质，即对纳米碳酸钙进行改性，使其由亲水性物质变为亲油性物质。因此，包覆效果的好坏也是决定纳米碳酸钙产品质量的一个重要性能指标。

[0020] 进一步，按碳酸钙质量的1～5%，将硬脂酸钠加入水中，加热使其溶解后，再将该溶液在搅拌下缓慢加入到步骤（3）所得的浆液中，加入完毕后，继续搅拌至均匀，得到包覆有硬脂酸钠的球形纳米碳酸钙。

[0021] 本发明的有益效果：通过在溶液中加入少量的季戊四醇作碳酸钙晶形控制剂，制备出了球形纳米碳酸钙，其粒径只有25nm左右，大小分布均匀，制备过程简单，成本较低；制备的球形纳米碳酸钙可以包覆硬脂酸钠，容易实现纳米碳酸钙的改性，适合球状纳米碳酸钙的工业化生产。

附图说明

[0022] 图1为本发明采用季戊四醇用量为1%时所得纳米碳酸钙的透射电镜照片。

[0023] 图2为本发明采用季戊四醇用量为0.1%时所得纳米碳酸钙的透射电镜照片。

[0024] 图3为本发明包覆了硬脂酸钠的纳米碳酸钙粒子的透射电镜照片。

具体实施方式

[0025] 以下结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

[0026] 实施例1

[0027] 称取2.65g碳酸钠，加水溶解，在250ml的容量瓶中配制成0.1mol/L的碳酸钠溶液；称取22.2g无水氯化钙，加水溶解，在100ml容量瓶中配制成2mol/L的氯化钙溶液；量取200ml的0.1mol/L碳酸钠溶液于500ml烧杯中，然后加入0.02g的季戊四醇，其用量以最终产物碳酸钙质量的1%计，搅拌使其完全溶解；搅拌速度设置为800r/min，再将10ml的2mol/L氯化钙溶液逐滴缓慢加入到上述溶液中，待滴加完成后，得到纳米碳酸钙浆液，继续搅拌浆液30min；得到的纳米碳酸钙粒子的透射电镜照片如图1所示，从图中可看出纳米碳酸钙为球形状，其粒径在25nm左右，颗粒大小分布均匀。

[0028] 实施例2

[0029] 称取2.65g碳酸钠，加水溶解，在250ml的容量瓶中配制成0.1mol/L的碳酸钠溶液；称取22.2g无水氯化钙，加水溶解，在100ml容量瓶中配制成2mol/L的氯化钙溶液；量取200ml的0.1mol/L碳酸钠溶液于500ml烧杯中，然后加入0.002g的季戊四醇，其用量以最终产物碳酸钙质量的0.1%计，搅拌使其完全溶解；搅拌速度设置为800r/min，再将10ml的2mol/L氯化钙溶液逐滴缓慢加入到上述溶液中，待滴加完成后，得到纳米碳酸钙浆液，继续搅拌浆液30min；得到的纳米碳酸钙粒子的透射电镜照片如图2所示，从图中可看出纳米碳酸钙基本为球形状，其粒径在10-30nm左右，颗粒大小分布较均匀。

[0030] 实施例3

[0031] 称取0.1g硬脂酸钠（按碳酸钙质量的5%计量）搅拌溶解于70℃的50ml水中，待硬脂酸钠完全溶解后，缓慢将其加入到实施例1所制得的纳米碳酸钙浆液中，继续搅拌30min均匀后，得到硬脂酸钠改性的纳米碳酸钙粒子，产品的透射电镜照片如图3所示，从透射电镜的表征可看出，在球形纳米碳酸钙的表面成功包覆有一层硬脂酸钠。