納米碳酸鈣的制備及粒徑、形貌控制.pdf

1、納米碳酸鈣是一種重要的無機(jī)材料，在橡膠、塑料、造紙、涂料、紡織、油墨、牙膏、化妝品、食品、制藥等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，作為一種性質(zhì)更優(yōu)異的功能性無機(jī)填料，己經(jīng)開始被廣泛的應(yīng)用。目前碳酸鈣用量約占聚合物無機(jī)填料用量的80％以上，而其中性能優(yōu)異的納米碳酸鈣的比例也在逐年上升。碳酸鈣有方解石、文石和球霰石三種不同的結(jié)晶形態(tài)，其中方解石最穩(wěn)定。而碳化法是工業(yè)上生產(chǎn)納米碳酸鈣的主要方法。
　　隨著碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)其應(yīng)用要求的提高，促使碳酸鈣

2、生產(chǎn)朝著粒徑分布窄、粒徑小，具有新功能的產(chǎn)品方向發(fā)展。同時(shí)，由于不同大小、形貌的納米碳酸鈣粒子的應(yīng)用范圍不同，改良的碳化法也逐漸出現(xiàn)。因此，研究納米碳酸鈣的制備、形貌及粒徑可控具有重要的意義。本課題，首先以一次碳化、油水界面、二次碳化法制備納米碳酸鈣粒子。其次，用種晶-碳化法制備方解石型納米碳酸鈣。然后，按照最佳實(shí)驗(yàn)條件，使用5L反應(yīng)釜生產(chǎn)納米碳酸鈣粒子并與三口燒瓶的反應(yīng)結(jié)果比較分析，為大小、形貌可控的納米碳酸鈣生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。
　

3、　本課題按如下五個(gè)方面展開：
　?。?）使用一次碳化法制備碳酸鈣納米粒子，并添加不同晶型控制劑，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行XRD、TEM、FT-IR及堆密度測(cè)試，初步探討了操作條件對(duì)碳化過程的影響。結(jié)果表明：制備出的碳酸鈣納米粒子為方解石型碳酸鈣，粒徑分布不均，團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
　　（2）當(dāng)油相即油酸鈣溶液濃度為0.1M，水相即Na2CO3溶液濃度為0.1M，反應(yīng)時(shí)間為2h，體系反應(yīng)溫度分別為40.0℃和15.0℃時(shí)，采用油水界面法制備納

4、米碳酸鈣。當(dāng)反應(yīng)溫度為40.0℃時(shí)，能成功合成出疏水性的納米碳酸鈣，且為球霰石型，但晶體粒徑較大，形貌不規(guī)整；反應(yīng)溫度為15.0℃時(shí)，得到紡錐狀產(chǎn)物，但該物質(zhì)并不是CaCO3。
　?。?）不同碳化次數(shù)對(duì)CaCO3納米粒子的長(zhǎng)徑比及碳化過程都有影響。而二次碳化法所得納米碳酸鈣產(chǎn)品的粒子分布更加均勻，晶形更完善。探討了二次碳化中不同晶型控制劑對(duì) CaCO3納米粒子的影響，而陳化階段加入NaHCO3則會(huì)使納米碳酸鈣產(chǎn)物形貌更加規(guī)整、長(zhǎng)徑

5、比減小，堆密度更大。
　　(4)種晶-碳化法成功制備了納米CaCO3顆粒，且種晶越多碳化時(shí)間越短，這對(duì)于碳酸鈣的產(chǎn)業(yè)化有很大的參考價(jià)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：蔗糖與NaHCO3復(fù)配，加入順序及添加量、Ca(OH)2濃度、碳化起始反應(yīng)溫度、CO2流速及含量、攪拌速度等不僅對(duì)CaCO3的大小產(chǎn)生影響，還會(huì)對(duì)形貌，粒徑分布、分散情況及堆密度有一定的作用。
　?。?）根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)所得的最佳反應(yīng)條件，用5L反應(yīng)釜進(jìn)行放大實(shí)踐。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行TEM