技术领域
[0001] 本
发明涉及一种单层高岭土改性超细重质碳酸钙及其制备方法，属精细化工碳酸钙粉体技术领域。
背景技术
[0002] 重质碳酸钙是一种重要的无机化工产品，它的工业产品是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石
磨碎而成。它是常用的粉状
无机填料，具有化学纯度高、热
稳定性好、吸油率低和硬度低磨耗等优点。碳酸钙已经广泛应用于造纸、塑料、化纤、
橡胶、胶粘剂、
密封剂、
化妆品、建材、涂料、医药、食品和
饲料等各个领域，其作用有：增加产品体积、降低生产成本、改善加工性能（如调节
粘度、流变性能、硫化性能）、提高尺寸稳定性和提高物理性能（如
力学性能、耐热性、消光性、
耐磨性、
阻燃性、白度、光泽度）等。但是，超细重质碳酸钙由于颗粒力度小、表面积大、表面能高，极易产生自发凝聚并表现出强烈的团聚特性，不论在空气中还是在液相介质中均容易团聚成粒径较大的二次颗粒，从而弱化或丧失自身优异的物理化学性能。如何确保超细重质碳酸钙在制备、储存及随后的加工过程中分散而不团聚，以及碳酸钙颗粒在
复合材料中充分分散成为限制超微技术和复合技术应用过程中的技术关键。
[0003] 高岭土是一种非金属矿产，是一种以
高岭石族
粘土矿物为主的粘土和粘土岩。质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于
水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。高岭土类矿物属于1:1型层状
硅酸盐，晶体主要由硅
氧四面体和绍氢氧八面体组成，其中硅氧四面体以共用顶
角的方式沿着二维方向连结形成六方排列的网格层，各个硅氧四面体未公用的尖顶氧均朝向一边；由硅氧四面体层和招氧八面体层公用硅氧四面体层的尖顶氧组成了1:1型的单位层，可以通过简单的液相剥离法、超声辅助剥离法或锂离子插层剥离法制备出稳定的单层或少层的高岭土分散液，这为高岭土纳米片应用于碳酸钙复合无机粉体奠定了重要
基础。
[0004] 尽管重质碳酸钙具有优异的综合物理化学性能，并广泛应用于国民生产生活的各个方面，但
比表面积大、表面能高、粉体极易团聚，严重影响了其自身优异的性能和产品应用效果。
发明内容
[0005] 本发明目的是，根据重质碳酸钙存在的某些
缺陷，本发明提供一种单层高岭土改性超细重质碳酸钙及其制备方法。
[0006] 本发明的技术方案是，本发明一种单层高岭土改性超细重质碳酸钙及其制备方法，首先通过
聚合物辅助液相剥离法制备羧基改性单层高岭土纳米片，然后在
表面活性剂存在下将碳酸钙粗粉
研磨至5-10微米细粉后，加入羧基改性单层高岭土纳米片分散液配成固含量70-80%的浆料，湿法搅拌研磨获得粒径为0.1-10微米的改性重质碳酸钙。
[0007] 本发明一种单层高岭土改性超细重质碳酸钙，由单层高岭土纳米片和重质碳酸钙颗粒组成，其中，所述单层高岭土纳米片通过聚合物辅助液相剥离法制得，所述重质碳酸钙颗粒和单层高岭土纳米片通过
吸附和氢键作用连接。
[0008] 所述高岭土纳米片厚度为0.3-50纳米，其尺寸为0.5-2微米，所述重质碳酸钙颗粒的直径为0.1-10微米，其形状为类球形或无规则多面体状，所述高岭土与重质碳酸钙的
质量比为1:10-1:1000。
[0009] 本发明一种单层高岭土改性超细重质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：
[0010] （1）单层高岭土纳米片的制备
[0011] 将高岭土粉末加入
自来水中，超声振荡0.5-12h，加入与高岭土纳米片成比例计量的羧基改性剂，机械搅拌或超声振荡1-4h，用氮气鼓泡法将其搅拌均匀后升温至60oC，逐渐滴加
碱性调节剂调节反应体系pH值为7-12，反应0.5-2h后加热至90oC，继续反应1-4h，其反应产物用自来水水洗三次，离心分离，置于
真空干燥箱中干燥24h，得到单层高岭土纳米片；
[0012] （2）单层高岭土改性重质碳酸钙的制备
[0013] 将直径小于5厘米的碳酸钙粗料送入湿法研磨机中，加入与重质碳酸钙成比例计量的表面活性剂在85-95oC下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80%的浆料，加入与重质碳酸钙成比例计量的羧基改性单层高岭土纳米片，在湿法搅拌磨削机研磨1-12h，将碳酸钙浆料脱水至
含水量不大于0.3%，粒径为0.1-10微米的超细改性重质碳酸钙粉体。
[0014] 所述步骤(1)中所使用的羧基改性剂为海藻酸钠、羧甲基
纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚
羧酸钠、聚
丙烯酸钠、甲基磺酸钠、木质素磺酸钠、三氟甲基亚磺酸钠、4-
氨基偶氮苯-4磺酸、1-氨基-2-
萘酚-4-磺酸、2-萘胺-1-磺酸中的一种或多种，所述羧基改性剂与重质碳酸钙的质量比为1:5-1:1000。
[0015] 所述步骤(2)中所使用的表面活性剂为
脂肪酸钾皂、磺基
琥珀酸单酯二钠、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、椰油酸二
乙醇酰胺、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、单月桂基
磷酸酯、单十二烷基磷酸酯钾、月桂醇醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚
硫酸铵中的一种或多种，所述表面活性剂与重质碳酸钙的质量比为1:4-1:2000。
[0016] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明具有设计科学合理、操作过程简单、生产成本低廉和易于规模化生产的优点，而且本发明可以降低颗粒的团聚和重叠、增强颗粒的粉体流动性和改善颗粒在高分子基体中的分散性，从而提高高分子基材的综合性能和拓展重质碳酸钙的应用领域。
附图说明
[0017] 图1为本发明单层高岭土改性超细重质碳酸钙的生产技术路线图；
[0018] 图2为
实施例1制备的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的扫描电镜照片；
[0019] 图3为实施例2制备的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的扫描电镜照片；
[0020] 图4为实施例3制备的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的扫描电镜照片。
具体实施方式
[0021] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例1
[0023] （1）单层高岭土纳米片的制备
[0024] 将高岭土粉末加入自来水中，超声振荡0.5-12h，加入与高岭土纳米片成比例计量的羧基改性剂，机械搅拌或超声振荡1-4h，用氮气鼓泡法将其搅拌均匀后升温至60oC，逐渐滴加1.5M的氢氧化钠溶液调节反应体系pH值为7-12，反应0.5-2h后加热至90oC，继续反应1-4h，其反应产物用自来水水洗三次，离心分离，置于真空干燥箱中干燥24h，得到单层高岭土纳米片；所使用的羧基改性剂为海藻酸钠，所述海藻酸钠与重质碳酸钙的质量比为1:5。
[0025] （2）单层高岭土改性重质碳酸钙的制备
[0026] 将直径小于5厘米的碳酸钙粗料送入研磨机中，加入与重质碳酸钙成比例计量的o表面活性剂在85-95 C下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80%的浆料，加入与重质碳酸钙成比例计量的羧基改性单层高岭土纳米片，在湿法搅拌磨削机研磨1-12h，将碳酸钙浆料脱水至含水量不大于0.3%，粒径为0.1-10微米的超细改性重质碳酸钙粉体；所述高岭土与重质碳酸钙的质量比为1:10，所使用的表面活性剂为脂肪酸钾皂，所述脂肪酸钾皂与重质碳酸钙的质量比为1:4。
[0027] 本实施例制得的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的扫描电镜照片如图2所示。
[0028] 本实施例制备的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的技术指标如1所示，其中，白度、吸油量、pH值、假比重、烧失量和水分，均测试三次。
[0029] 表1
[0030]
[0031] 实施例2
[0032] （1）单层高岭土纳米片的制备
[0033] 将高岭土粉末加入自来水中，超声振荡0.5-12h，加入与高岭土纳米片成比例计量的羧基改性剂，机械搅拌或超声振荡1-4h，用氮气鼓泡法将其搅拌均匀后升温至60oC，逐渐滴加1.5M的氢氧化钠溶液调节反应体系pH值为7-12，反应0.5-2h后加热至90oC，继续反应1-4h，其反应产物用自来水水洗三次，离心分离，置于真空干燥箱中干燥24h，得到单层高岭土纳米片；所使用的羧基改性剂为羧甲基
纤维素钠，所述
羧甲基纤维素钠与重质碳酸钙的质量比为1:200。
[0034] （2）单层高岭土改性重质碳酸钙的制备
[0035] 将直径小于5厘米的碳酸钙粗料送入研磨机中，加入与重质碳酸钙成比例计量的表面活性剂在85-95oC下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80%的浆料，加入与重质碳酸钙成比例计量的羧基改性单层高岭土纳米片，在湿法搅拌磨削机研磨1-12h，将碳酸钙浆料脱水至含水量不大于0.3%，粒径为0.1-10微米的超细改性重质碳酸钙粉体；所述高岭土与重质碳酸钙的质量比为1:200，所使用的表面活性剂为磺基琥珀酸单酯二钠，所述磺基琥珀酸单酯二钠与重质碳酸钙的质量比为1:500。
[0036] 本实施例制得的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的扫描电镜照片如图3所示。
[0037] 本实施例制备的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的技术指标如2所示，其中，白度、吸油量、pH值、假比重、烧失量和水分，均测试三次。
[0038] 表2
[0039]
[0040] 实施例3
[0041] （1）单层高岭土纳米片的制备
[0042] 将高岭土粉末加入自来水中，超声振荡0.5-12h，加入与高岭土纳米片成比例计量o的羧基改性剂，机械搅拌或超声振荡1-4h，用氮气鼓泡法将其搅拌均匀后升温至60C，逐渐滴加1.5M的氢氧化钠溶液调节反应体系pH值为7-12，反应0.5-2h后加热至90oC，继续反应
1-4h，其反应产物用自来水水洗三次，离心分离，置于真空干燥箱中干燥24h，得到单层高岭土纳米片；所使用的羧基改性剂为聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺与重质碳酸钙的质量比为
1:1000。
[0043] （2）单层高岭土改性重质碳酸钙的制备
[0044] 将直径小于5厘米的碳酸钙粗料送入研磨机中，加入与重质碳酸钙成比例计量的表面活性剂在85-95oC下研磨至20-50微米后，加水配成固含量70-80%的浆料，加入与重质碳酸钙成比例计量的羧基改性单层高岭土纳米片，在湿法搅拌磨削机研磨1-12h，将碳酸钙浆料脱水至含水量不大于0.3%，粒径为0.1-10微米的超细改性重质碳酸钙粉体；所述高岭土与重质碳酸钙的质量比为1:1000，所使用的表面活性剂为月桂基磺化琥珀酸单酯二钠，所述月桂基磺化琥珀酸单酯二钠与重质碳酸钙的质量比为1:2000。
[0045] 本实施例制得的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的扫描电镜照片如图4所示。
[0046] 本实施例制备的单层高岭土改性超细重质碳酸钙的技术指标如3所示，其中，白度、吸油量、pH值、假比重、烧失量和水分，均测试三次。
[0047] 表3
[0048]
