專利名稱：二氧化硅-硬脂酸復合包膜的硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種二氧化硅-硬脂酸復合包膜的硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，產品和普通的納米碳酸鈣相比應用在硅酮密封膠里大大可以提高拉伸強度、耐水性、耐老化，是一種性能優(yōu)異的納米碳酸鈣新品種。
背景技術：
納米碳酸鈣俗稱納米鈣，作為一種價廉、高補強的超細填充材料廣泛應用于塑料、油墨、涂料、橡膠、密封膠等領域。納米碳酸鈣廣泛應用于室溫硫化硅酮密封膠中，在應用中體現了優(yōu)異的流變性和補強性，取代價格昂貴的二氧化硅，大大降低了硅酮密封膠的生產成本，充分體現了納米材料的優(yōu)異性能。但國內目前生產納米碳酸鈣的企業(yè)技術水平參差·不齊，做出的產品性能也各有特點，國內生產硅酮密封膠的客戶很難找到性能完美的產品，因此高檔膠所需要的納米碳酸I丐還需花高價格從日本白石Shiraishi Kogyo Co. , Ltd、日本丸尾Maruo Calcium Co. , Ltd、英國索維公司Solvay UK Holding Co. Ltd、美國特種礦物公司 Specialty Minerals Inc. (SMI)進口。國內目前用于硅酮密封膠的納米碳酸鈣有如下幾個缺陷一、表面包膜處理劑單一，基本上是以硬脂酸處理，導致產品在有機硅107中的分散性和補強性存在一定的缺陷，從而影響膠的力學性能；二、產品的PH值偏高(一般在9左右)，導致生產的密封膠耐水性、耐老化性不是很好；本發(fā)明生產的產品可以彌補以上的缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述我國目前通行的納米碳酸鈣在硅酮密封中的補強性不高、耐酸性差、耐老化性不好的缺陷，達到優(yōu)異的填充降本和改性補強的效果，真正體現納米碳酸韓納米效應。本發(fā)明為一種二氧化硅-硬脂酸復合包膜的硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法—、向帶攪拌的鋼制反應爸中泵入一定濃度一定溫度的Ca(OH)2懸浮液,然后通入經洗滌的石灰窯煙氣(含CO2)進行碳化，在碳化初期加入檸檬酸作為晶形調節(jié)劑控制晶體的生長速率以便制得納米碳酸鈣漿料；二、對納米碳酸鈣顆粒包膜二氧化硅向碳化后的納米碳酸鈣漿料中加入納米二氧化硅進行一次包膜，包膜的時間為l_3h，溫度在40-90°C之間，攪拌速度在40-150r/min之間，納米二氧化硅的包膜量為碳酸鈣干粉重量的1-10%之間。三、對硅包膜的納米粒子進行有機包膜向硅包膜的納米復合粒子漿料中加入皂化好的硬脂酸的進行有機包膜，包膜的時間為O. 5-1. 5h，溫度在40-70°C之間，攪拌速度在40-150r/min之間，硬脂酸的包膜量為復合粒子重量的1-10%之間，四、壓濾和洗滌采用板框式壓濾機對包膜的納米碳酸鈣漿料進行壓濾和洗滌，壓濾的目的是為了將物料進入下一步干燥以制備干粉，壓濾后采用自來水對濾餅進行洗滌，洗掉殘余的鈣離子、鎂離子、鈉離子、以及游離的氫氧根。五、干燥
由于納米碳酸鈣濾餅含水量高、粒度較細、粘性大，干燥后粉塵較輕，收集困難，又因水份較高，干燥能量消耗較大，本工藝選用傳導型漿葉串盤式組合干燥裝置使用，既解決了輸送問題，又會達到很好的干燥效果、較低的能耗。傳導型干燥裝置熱效率高，能量消耗較低。該裝置先用雙槳葉干燥器將含水量45%的物料干燥到25%，以消除粘性。經雙槳葉干燥器干燥后含水量25%的物料進入盤式干燥器最終得到合格的產品。干燥的介質采用導熱油，溫度在150-260°C之間。六、粉碎解聚干燥后的納米粒子團聚比較嚴重，外觀是黃豆大小的硬顆粒，產品使用前必須進行粉碎以解聚，通過解聚磨機的高速混合、剪切、研磨，制得的成品用于硅酮密封膠專用納米碳酸鈣。由于生產納米碳酸鈣的企業(yè)都有富余的二氧化碳氣體，為降低生產成本，減少雜質的引入，本發(fā)明的納米二氧化硅采用以下工藝實現Na2Si0x+C02- > SiO2+Na2CO3在制備納米二氧化硅的過程中通過二氧化硅的濃度和流量、水玻璃的濃度、攪拌速度來制備納米二氧化硅溶液。本發(fā)明和目前的納米碳酸鈣生產工藝有明顯的不同一、傳統(tǒng)的包膜工藝只用硬脂酸包膜、本工藝采用硬脂酸和二氧化硅復合包膜，二、傳統(tǒng)的工藝壓濾時濾餅不洗滌，本工藝需要水洗，三、傳統(tǒng)的工藝粉碎時不通熱風，本工藝通入熱風以進一步降低產品的水分。包膜二氧化硅的目的在碳酸鈣表面引入Si-OH基團，由于Si-OH與PDMS表面的Si-O鏈形成氫鍵，相互的作用力很強，提高密封膠的拉伸性能。加入硬脂酸是提高納米材料的分散性，由于碳酸鈣顆粒比表面積大、納米粒子表面的活性鈣離子含量很高、表面能也大、在壓濾、干燥的過程中極容易團聚在一起，為此，在液相里面將碳酸鈣顆粒表面的鈣離子用一端含羧基的硬脂酸通過化學反應封端，硬脂酸的另一端為柔性的非極性長碳鏈，使碳酸鈣的表面由親水性變?yōu)橛H油性，提高了納米碳酸鈣在有機硅中的相容性，在壓濾干燥時由于空間位阻來阻止納米粒子的團聚，提高產品的分散性。納米碳酸鈣在水相里面偏堿性，主要原因是鈣離子在水中有一定的溶解度，通過在表面沉積二氧化硅，使碳酸鈣表面形成一層硅膜，減少了碳酸鈣的溶解度，從而也提高了碳酸鈣的耐酸性和耐老化性能，大大提高產品的品質。水洗的目的是除掉濾餅中游離的鈣、鎂、鈉、碳酸氫根粒子，減少因而這些雜粒子帶入硅酮膠中引起的膠發(fā)翠、白點、冒汗等缺陷。本工藝生產的產品技術指標和目前國內的納米碳酸鈣相比有幾個明顯不同一、由于包膜二氧化硅后粒徑偏大，二顆粒形貌由立方體變?yōu)榍蛐?，三、PH變低，四、比表面積變小。目前國內的納米碳酸鈣鈣都是單一的硬脂酸包膜，在客戶使用過程中自能作為一個抵擋的填充料來使用，補強性還是需要通過氣相二氧化硅來提高，耐老化這個指標還是不盡人意，本工藝設計的產品不僅是一個降低成本的填充料，在補強性方面比國內的納米鈣要突出很多，充分的體現了納米材料優(yōu)異的力學性和光學性能，它對推動我國納米碳酸鈣的生產業(yè)和硅酮密封膠生產行業(yè)的發(fā)展都具有重大發(fā)展意義。本工藝生產的產品技術指標如下碳酸鈣的含量> 90%平均粒徑100-150nm;晶型球形；比表面積10_15m2/g；
水分<0.3%;PH 值7-7. 5。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例一本發(fā)明實施例提供一種用于硅酮密封膠的二氧化硅-硬脂酸復合包膜的納米活性碳酸鈣的制備方法一、向帶攪拌的30L的鋼制反應釜中泵入20L固含量為100g/L的Ca(OH)2懸浮液(折合成碳酸鈣的濃度為135g/L)，然后通入經洗滌的石灰窯煙氣(含CO2)進行碳化，在碳化初期加入2. 7g檸檬酸作為晶形調節(jié)劑控制晶體的生長速率以便制得納米碳酸鈣漿料，碳酸鈣漿料的固含量135*20 = 2700克。二、對納米碳酸鈣顆粒包膜二氧化硅向碳化后的納米碳酸鈣漿料中加入納米二氧化硅(在10分鐘內均勻添加)進行一次包膜，包膜的時間為lh，溫度在90°C，攪拌速度在150r/min之間，納米二氧化硅的包膜量為碳酸鈣漿料固含量的3%，即2700*3%= 81克。三、對硅包膜的納米粒子進行有機包膜向硅包膜的納米碳酸鈣漿料中加入皂化好的硬脂酸的進行有機包膜，包膜的時間為I. 5h，溫度在50°C，攪拌速度在40r/min，硬脂酸的包膜量為二氧化硅一碳酸鈣復合粒子的 6%，即(2700+81)*6%= 167 克。四、壓濾和洗滌采用板框式壓濾機對包膜的納米碳酸鈣漿料進行壓濾和洗滌，壓濾的目的是為了將物料進入下一步干燥以制備干粉，壓濾后采用自來水對濾餅進行洗滌，洗掉殘余的鈣離子、鎂離子、鈉離子、以及游離的氫氧根。五、干燥由于納米復合粒子含水量高，粒度較細，比較粘，干燥后粉塵較輕，收集困難，又因水份較高，干燥能量消耗較大，本工藝選用傳導型漿葉串盤式組合干燥裝置使用，既解決了輸送問題，又會達到很好的干燥效果、較低的能耗。傳導型干燥裝置熱效率高，能量消耗較低。該裝置先用雙槳葉干燥器將含水量45%的物料干燥到25%，以消除粘性。經雙槳葉干燥器干燥后含水量25 %的物料進入盤式干燥器最終得到合格的產品。干燥的介質采用導熱油，溫度在150-260°C之間。
六、粉碎解聚干燥后的納米粒子團聚比較嚴重，必須進行粉碎解聚制成微粉后才能使用，通過解聚磨機的高速混合、剪切、研磨，制得的成品。常用的粉碎解聚設備是氣流旋風微粉機，粉碎機轉子的速度在4000r/min左右。本工藝生產的產品技術指標如下碳酸鈣的含量> 90 %電鏡下的原始平均粒徑I IOnm ；顆粒形貌球形；比表面積15m2/g；水分<0.3%;PH 值7. 5。本產品應用在硅酮密封膠中的測試結果如下
權利要求
1.一種二氧化硅-硬脂酸復合包膜的硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 Al、向帶攪拌的鋼制反應釜中泵入Ca(OH)2懸浮液，然后通入經洗滌的石灰窯煙氣進行碳化，在碳化初期加入檸檬酸作為晶形調節(jié)劑控制晶體的生長速率以便制得納米碳酸鈣漿料； A2、對納米碳酸鈣顆粒表面包膜二氧化硅 向碳化后的納米碳酸鈣漿料中加入納米二氧化硅進行一次包膜，包膜的時間為l_3h，溫度在40-90°C之間，攪拌速度在40-150r/min之間，納米二氧化硅的包膜量為碳酸鈣漿料固含量重量的1-10%之間；納米二氧化硅采用以下工藝制備Na2Si03+C02- > Si02+Na2C03 ；A3、對二氧化硅包膜的納米二氧化硅-碳酸鈣復合粒子進行有機包膜 向二氧化硅包膜的納米二氧化硅-碳酸鈣復合粒子漿料中加入皂化好的硬脂酸的進行有機包膜，包膜的時間為0. 5-1. 5h，溫度在40-70°C之間，攪拌速度在40-150r/min之間，硬脂酸的包膜量為二氧化硅-碳酸鈣復合粒子重量的1-10%之間； A4、壓濾和洗滌壓濾后采用自來水對濾餅進行洗滌； A5、干燥選用傳導型漿葉串盤式組合干燥裝置，干燥的介質采用導熱油，溫度在150-260 °C 之間； A6、粉碎解聚。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化硅-硬脂酸復合包膜的硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟A1、制得納米碳酸鈣漿料；A2、對納米碳酸鈣顆粒表面包膜二氧化硅；A3、對二氧化硅包膜的納米二氧化硅-碳酸鈣復合粒子進行有機包膜A4、壓濾和洗滌；A5、干燥選用傳導型漿葉串盤式組合干燥裝置，干燥的介質采用導熱油，溫度在150-260℃之間；A6、粉碎解聚。產品技術指標如下碳酸鈣的含量＞90％；平均粒徑100-150nm；晶型球形；比表面積10-15m2/g；水分＜0.3％；pH值7-7.5。
文檔編號C09C1/02GK102796401SQ201210296530
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者曾慶銘 申請人:山東寶龍達膠業(yè)有限公司