一种复合硅酸钙的制备方法技术

本发明专利技术为采用水热动态合成反应制备复合硅酸钙的方法，分两个阶段进行，先将硅灰石矿粉加水配成浆料，在搅拌下加入无机酸至ｐＨ不小于３．５；然后按适当硅、钙比添加可溶性硅酸盐，控制ｐＨ值不大于１１，在１６０℃以上温度和６ＭＰａ／ｃｍ↑［２］压力下反应，得到以硬硅钙石型硅酸钙包敷在链状多孔二氧化硅骨架上的复合硅酸钙，可用作油漆、涂料、橡胶、塑料、制革、纸张的填充剂，具有良好的消光性能和补强性能。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水热动态合成反应制备复合硅酸钙的方法。天然硅灰石矿一般生成于岩浆岩接触带上，由含石英的大理石转变而成。由于其表观密度大，表面活性较差，限制了其在某些工业领域的应用。日本特许公报58-42128、59-199521和63-1243报导过一些人工合成硅酸钙的方法，均以可溶性硅酸和可溶性钙盐，或硅石和氧化钙为原料，采用水热合成法制备。由于其产品没有天然硅酸钙的纤维状针形晶体结构，用于油漆、涂料、橡胶、塑料、制革、纸张作为填充剂时，消光性能较差。本专利技术的目的在于提出一种以天然针状晶形硅灰石为原料制备复合硅酸钙的方法，使这种人工合成的复合硅酸钙既能保留天然硅灰石矿物原有的纤维状针形晶体结构，又能降低粉体的视比重，提高产物的表面活性。本专利技术复合硅酸钙的制备方法，其特征在于反应分为两个阶段进行，第一阶段，将粒度为0.5-44μm，白度大于90的硅灰石矿粉，加入4-30倍重量的水配制成浆料，在室温至沸腾温度、常压和搅拌条件下，加入盐酸或硝酸，至PH不小于3.5，反应时间不少于2小时;第二阶段，按反应物料中SiO2与CaO重量比1∶0.4-1.2往进行完第一阶段反应的物料中添加模数为2.2至3.4、稀释后碱含量低于3.5%重量百分比的硅酸钠或硅酸钾溶液，在压力大于6MPa/cm2，温度高于160℃，PH值不大于11的条件下进行水热合成反应2小时以上;降温卸压，产物以水洗涤后在105-150℃干燥，粉碎解聚后即得到以硬硅钙石型硅酸钙包敷在链状多孔二氧化硅骨架结构上的复合硅酸钙产品。本专利技术的工艺流程可简单表示如下硅灰石粉 (加水)/() 浆料 (加无机酸)/() 一段反应 (加可溶性硅酸盐)/() 二段反应→洗涤→干燥→粉碎→成品上述第一段反应式为第二段反应式为本专利技术采用针状晶形天然硅灰石粉为原料，以保留、利用其纤维状针形晶体结构采用粒度在0.5-44μm之间、白度大于90的原料，是因为粒径太大时，反应不易完全;粒径太小，则反应中不易保留天然矿物原有的结晶形态;白度太低时，杂质含量较高，结晶变形大，难于获得本专利技术所希望的结构特征，会降低产物的消光性能。可溶性硅酸盐可选用硅酸钠或硅酸钾，模数在2.2-3.4之间为宜，模数太小，会导致产物中硅钙比降低和生产成本增加;模数大于3.4，会由于在反应初期的酸性条件下，硅酸聚合速度太快，出现凝胶化现象，影响反应的进行。由于硅酸钠易得，且价格便宜，一般采用硅酸钠较合适。对于第一阶段反应，液固比增大对反应有利，可将液固比控制在4-30之间;考虑到工业生产中设备利用率，液固比调节在4-20之间较为适宜。加入酸的浓度应随反应物液固比的大小来选择调整，一般盐酸可在4-33%重量百分浓度范围内选择，硝酸可在10-80%重量百分浓度内选择。第一阶段反应温度，可通过加热，调控在室温至沸腾温度之间，反应时间应在2小时以上。通过调节加酸量控制反应物料的PH值不小于3.5;一般在5.5至6.5较为合适，酸度太低或反应时间太短，反应进行得不充分，会导致硅灰石矿物中的钙离子不能完全溶解出来;酸度太高，会导致第二阶段反应刚开始时首先生成过量的硅溶胶，物料中的硅酸钙比不易掌握，难于得到具有本专利技术所希望的晶体结构的产物。本专利技术方法制备的复合硅酸钙由放大80倍的电镜照片可以明显地看出，产物仍保持了天然硅灰石固有的针状晶形结构，而在其外表面包敷了较均匀的聚集物;经X光衍射分析，表明为硬硅钙石型硅酸钙。按本专利技术方法制备的复合硅酸钙，既保留了天然硅灰石的针状晶形结构，又改变了其表面性质，大大增加了其表面活性。用于油漆、涂料、橡胶、塑料、制革、纸张作为填充剂时，其消光性能及补强性能均获得满意的效果。以下说明具体实施例方式实施例1在0.5升带有搅拌器和加热装置的不锈钢反应器中，加入粒度为44μm以下、白度为92的硅灰石粉20克，加入80克水，搅拌配制成浆料;搅拌转速135转/分钟，加热至75℃时，缓慢滴加10%的盐酸;继续升温至沸腾。以加入盐酸的量调节酸度，使PH值为5;维持反应4小时后，将预先配制好的、并静置12小时以上、除去沉淀物的Na2SiO3溶液(其中SiO2的含量重量百分比为6%，含Na2O重量百分比为1.95%)，滴加入反应器中，通过控制Na2SiO3的加入量调节浆料中的PH值为9.5，加热升温至160℃，在6MPa/cm2压力下进行水热合成反应6小时;停止加热，降温、卸压后用水洗涤反应物，除去可溶性盐;将产物在120-150℃温度范围内干燥4小时。产物的性能指标测定结果列于附表。实施例2至6以上述实施例1同样的步骤、方法和装置，改变水性浆料中的液固比、加入的盐酸和硅酸钠的浓度和加入量，所得产物的性能指标测定结果列于附表。下表列出了用本专利技术方法制备的复合硅酸钙的性能指标 (注DBP为邻苯二甲酸二丁酯)上表中，硅酸钠中所含SiO2%和Na2O%(重量)根据GB4208-84测定;比表面积采用BET法测定;其它根据GB10528-89和GB10529-89测定。权利要求1.一种复合硅钙酸的制备方法，其特征在于反应分为两个阶段进行，第一阶段将粒度为0.5-44μm、白度大于90的硅灰石矿粉，加入4-30倍重量的水，配制成浆料，在常压、室温至沸腾温度和搅拌条件下，加入盐酸或硝酸，至PH值不小于3.5，反应时间不少于2小时；第二阶段按氧化硅和氧化钙重量比1∶0.4-1.2往进行完第一阶段反应的物料中添加模数为2.2-3.4、稀释后碱含量低于3.5重量百分比的可溶性硅酸盐，在压力大于6MPa/cm2、温度高于160℃、PH值不大于11的条件下进行水热合成反应2小时以上。全文摘要本专利技术为采用水热动态合成反应制备复合硅酸钙的方法，分两个阶段进行，先将硅灰石矿粉加水配成浆料，在搅拌下加入无机酸至pH不小于3.5；然后按适当硅、钙比添加可溶性硅酸盐，控制pH值不大于11，在160℃以上温度和6MPa/cm文档编号C09C1/28GK1087653SQ93114280公开日1994年6月8日 申请日期1993年11月16日 优先权日1993年11月16日专利技术者吕长和, 崔献英, 邵良衡, 潘铭, 高建峰, 吕卫星 申请人:合肥联合大学应用化工技术研究所, 中国科学技术大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合硅钙酸的制备方法，其特征在于反应分为两个阶段进行，第一阶段：将粒度为０．５－４４μｍ、白度大于９０的硅灰石矿粉，加入４－３０倍重量的水，配制成浆料，在常压、室温至沸腾温度和搅拌条件下，加入盐酸或硝酸，至ＰＨ值不小于３．５，反应时间不少于２小时；第二阶段：按氧化硅和氧化钙重量比１∶０．４－１．２往进行完第一阶段反应的物料中添加模数为２．２－３．４、稀释后碱含量低于３．５重量百分比的可溶性硅酸盐，在压力大于６ＭＰａ／ｃｍ↑［２］、温度高于１６０℃、ＰＨ值不大于１１的条件下进行水热合成反应２小时以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕长和，崔献英，邵良衡，潘铭，高建峰，吕卫星，
申请(专利权)人：合肥联合大学应用化工技术研究所，中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]