【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳酸钙制备，具体地，涉及耐酸碳酸钙组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳酸钙是一种重要的化工无机粉体材料，由于其具有价格低、原材料广、无毒无害等优点，被广泛应用于塑料、橡胶、涂料、油墨、造纸等行业，起到增加体积、降低成本的作用，具有极高的经济价值。然而，由于碳酸钙具有不耐酸的特性，在酸性介质中容易分解，限制了其在酸法造纸方面的应用。同时，碳酸钙与纤维的结合力弱，使得碳酸钙在纸中的留着率低、原料利用率低，纸的力学性能会随着加填量的增加而降低。
2、目前，为了提高碳酸钙的耐酸性，常用的方法是利用耐酸性无机物对碳酸钙进行表面处理，阻隔酸性物质对碳酸钙的侵蚀作用。现有技术中，常使用二氧化硅作为耐酸性无机物对碳酸钙进行包覆，包覆在碳酸钙表面的二氧化硅粒子一般为纳米或亚微米大小，二氧化硅的包覆使碳酸钙颗粒表面光滑程度降低，棱角被钝化和赋予纳米粒子表面，由此能最大程度提高碳酸钙与基体间的相容性和界面结合程度，同时显著提高了碳酸钙的耐酸性。中国专利cn111606345b公开了一种轻质碳酸钙二氧化硅复合材料的制备方法，通过煅烧后的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成轻质碳酸钙，在此基础上利用硅酸钠溶液与硫酸溶液反应生成二氧化硅，从而制得以碳酸钙为内核，外层包覆二氧化硅的复合材料。该制备方法在轻质碳酸钙制备过程中，颗粒内部含有较多氢氧化钙，出现“返碱”后易与后续包硅过程中的硫酸反应，产生的气体使包覆效果不佳。因此，需要提供一种可以解决上述问题的耐酸碳酸钙组合物。
技术实现
1、本专利技术的目的在于提供耐酸碳酸钙组合物及其制备方法和应用，通过湿法研磨使得二氧化硅牢固且致密地包覆在活化碳酸钙表面，显著提高碳酸钙的耐酸性。研磨水解正硅酸四乙酯和研磨聚丙烯酰胺纤维共同进行，使得聚丙烯酰胺纤维紧密包覆在碳酸钙外表面。由于聚丙烯酰胺纤维表面含有大量的酰胺基团、羟基和羧基，可以提高碳酸钙与纸张纤维之间的结合力，从而提高碳酸钙与纸张纤维的相容性，提高碳酸钙的留着率，避免填料碳酸钙的加入对纸张力学性能的不良影响。
2、本专利技术要解决的技术问题：碳酸钙具有不耐酸的特性，在酸性介质中容易分解，限制了其在酸法造纸方面的应用。同时，碳酸钙与纤维的结合力弱，使得碳酸钙在纸中的留着率低、原料利用率低，纸的力学性能会随着加填量的增加而降低。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、本专利技术的第一方面，提供耐酸碳酸钙组合物的制备方法，包括以下步骤：
5、a1、将碳酸钙加入去离子水中，在50-65℃下搅拌均匀，然后加入氢氧化钠，搅拌10-15min，离心、洗涤、干燥，得到预处理碳酸钙；
6、进一步地，步骤a1中，碳酸钙、热水和氢氧化钠的用量比为(20-23)g：(300-350)ml：(0.16-0.35)g。
7、进一步地，步骤a1中，碳酸钙的粒径范围为5-30μm。
8、a2、将预处理碳酸钙加入去离子水中，得到浆料；将正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇和聚二甲基硅氧烷混合搅拌均匀，然后加入浆料中搅拌均匀，接着加入碳酸钠，进行湿法研磨1-1.5h，研磨结束后加入去离子水进行稀释，然后加入碳酸氢钠搅拌均匀，沉降16-19h，分离出沉淀物，洗涤、干燥，得到二氧化硅包覆碳酸钙；
9、进一步地，步骤a2中，预处理碳酸钙和去离子水的用量比为(10-16)g：(4-6)ml。
10、进一步地，步骤a2中，预处理碳酸钙、正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇、聚二甲基硅氧烷和碳酸钠的质量比为(10-16)：(4-5.8)：(6-7.5)：(20-25)：(2-3.3)：(2-3.2)。
11、a3、将二氧化硅包覆碳酸钙加入去离子水中搅拌均匀，得到混合溶液；将正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇和聚二甲基硅氧烷混合搅拌均匀，并加入混合溶液中搅拌均匀，然后加入聚丙烯酰胺纤维和去离子水的混合液搅拌均匀，接着加入碳酸钠，继续湿法研磨1-2h，研磨结束后加入去离子水进行稀释，然后加入碳酸氢钠搅拌均匀，静置24-30h，分离出沉淀物，洗涤、干燥，得到耐酸碳酸钙。
12、进一步地，步骤a3中，二氧化硅包覆碳酸钙和去离子水的用量比为(10-12)g：(3-5)ml。
13、进一步地，步骤a3中，二氧化硅包覆碳酸钙、正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇、聚二甲基硅氧烷和碳酸钠的质量比为(10-12)：(1-1.3)：(1.5-1.8)：(10-15)：(1-1.2)：(1.1-1.4)。
14、进一步地，步骤a3中，二氧化硅包覆碳酸钙、聚丙烯酰胺纤维和去离子水的质量比为(10-12)：(0.6-0.9)：(30-50)。
15、进一步地，步骤a3中，聚丙烯酰胺纤维的长度为2-8μm，直径为50-200nm。
16、上述制备过程中，首先使用氢氧化钠对碳酸钙进行活化处理，活化处理使得碳酸钙表面出现微孔结构，能够快速吸附二氧化硅，并且可以提高研磨效率，加快正硅酸四乙酯的水解，使得二氧化硅牢固且致密地包覆在碳酸钙表面，显著提高碳酸钙的耐酸性。
17、本专利技术技术方案中，先在碳酸钙表面包覆一层二氧化硅，再将研磨水解正硅酸四乙酯和研磨聚丙烯酰胺纤维共同进行，使得二氧化硅和聚丙烯酰胺纤维共同包覆在内壳层二氧化硅表面。聚丙烯酰胺纤维表面含有大量的酰胺基团、羟基和羧基，可以与二氧化硅通过物理化学作用连接，从而使得聚丙烯酰胺纤维紧密包覆在碳酸钙外表面。另外，聚丙烯酰胺纤维表面含有大量的酰胺基团、羟基和羧基，可以提高碳酸钙与纸张纤维之间的结合力，从而提高碳酸钙与纸张纤维的相容性，提高碳酸钙的留着率，避免填料碳酸钙的加入对纸张力学性能的不良影响。
18、进一步地，步骤a2中，聚丙烯酰胺纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
19、b1、将丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯和引发剂加入溶剂中搅拌均匀，在氮气保护下，于55-65℃下反应8-12h，反应结束后用去离子水洗涤，干燥、粉碎，得到丙烯酰胺共聚物；
20、进一步地，步骤b1中，丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯、引发剂和溶剂的质量比为(70-80)：(10-15)：(5-8)：(1-3)：(200-300)。
21、进一步地，步骤b1中，溶剂为去离子水。
22、进一步地，步骤b1中，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
23、b2、将丙烯酰胺共聚物加入去离子水中搅拌溶解，得到纺丝原液；将纺丝原液加入注射器中，采用静电纺丝技术制得聚丙烯酰胺纤维。
24、进一步地，步骤b2中，纺丝原液的质量分数为2-5%。
25、进一步地，步骤b2中，静电纺丝技术的工艺参数为：纺丝电压为13-18kv，纺丝原液的流速为0.8-1.7ml/h，接收距离为17-23cm。
26、本专利技术的第二方面，提供一种通过上述制备方法制得的耐酸碳酸钙组合物。
27、本专利技术的第三方面，提供上述制备方法制得的耐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中，碳酸钙、热水和氢氧化钠的用量比为(20-23)g：(300-350)mL：(0.16-0.35)g。
3.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，预处理碳酸钙、正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇、聚二甲基硅氧烷和碳酸钠的质量比为(10-16)：(4-5.8)：(6-7.5)：(20-25)：(2-3.3)：(2-3.2)。
4.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，二氧化硅包覆碳酸钙、正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇、聚二甲基硅氧烷和碳酸钠的质量比为(10-12)：(1-1.3)：(1.5-1.8)：(10-15)：(1-1.2)：(1.1-1.4)。
5.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，二氧化硅包覆碳酸钙、聚丙烯酰胺纤维和去离子水的质量比为(10-12)：(0.6-0.9)：(30-50)。p>
6.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤A3中，聚丙烯酰胺纤维的长度为2-8μm，直径为50-200nm。
7.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤A2中，聚丙烯酰胺纤维的制备方法，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤B1中，丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙酯、引发剂和溶剂的质量比为(70-80)：(10-15)：(5-8)：(1-3)：(200-300)；步骤B2中，静电纺丝技术的工艺参数为：纺丝电压为13-18kV，纺丝原液的流速为0.8-1.7mL/h，接收距离为17-23cm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的耐酸碳酸钙组合物。
10.权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的耐酸碳酸钙组合物在造纸上的应用。
...【技术特征摘要】
1.耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤a1中，碳酸钙、热水和氢氧化钠的用量比为(20-23)g：(300-350)ml：(0.16-0.35)g。
3.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤a2中，预处理碳酸钙、正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇、聚二甲基硅氧烷和碳酸钠的质量比为(10-16)：(4-5.8)：(6-7.5)：(20-25)：(2-3.3)：(2-3.2)。
4.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤a3中，二氧化硅包覆碳酸钙、正硅酸四乙酯、苯酚、乙醇、聚二甲基硅氧烷和碳酸钠的质量比为(10-12)：(1-1.3)：(1.5-1.8)：(10-15)：(1-1.2)：(1.1-1.4)。
5.根据权利要求1所述的耐酸碳酸钙组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤a3中，二氧化硅包覆碳酸钙、聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁瑞勇，曹文，
申请(专利权)人：耒阳市百汇粉体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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