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球形碳酸钙4种制备方法及最新研究进展
来源:中国粉体技术网    更新时间:2021-01-11 16:57:07    浏览次数:
 
  碳酸钙按形态分为无规则体、纺锤形、针形、球形、链锁形、片形、偏三角形和菱形六面体形、无定形等形态,不同形态的碳酸钙,其应用领域和功能各不相同。
  
  由于球形碳酸钙具有良好的平滑性、流动性、分散性和耐磨性等特性,故而被广泛应用在橡胶、涂料油漆、油墨、医药、牙膏和化妆品等领域。
  
  目前,常用的球形碳酸钙制备方法有碳化法、微乳法、模拟生物矿化法及复分解法等。
  
  1、碳化法
  
  采用合适的晶型控制剂,以氢氧化钙作为钙源,通入二氧化碳气体进行反应生成目标产物,在反应过程中通过控制晶型控制剂的浓度、晶型控制剂的种类、氢氧化钙的浓度、晶型控制剂的加入速度、反应温度、二氧化碳气体流速和搅拌速度等工艺条件来控制反应过程。
  
  最新研究进展:
  S.J.Xu等人以再生丝蛋白的晶体作为控制剂,制得了单分散状的球形碳酸钙。
  向兰等人采用布气方式、在化学控制剂和混合气合成了超细球形碳酸钙。
  申小清等人以硅酸钠和硫酸锌为控制剂,通过碳化石灰乳获得了粒径为40-50nm的球形碳酸钙。
  崔爱丽等人采用两步法,首先以CaO为原料,然后通入CO2/N2比例为3:10的混合气,制得了球形碳酸钙。
  
  2、微乳法
  
  将可溶性的碳酸盐和可溶性的钙盐分别溶于两份组成完全相同的微乳液(互不相容的溶剂)中,在一定条件下两者混合反应,在微小的球形液滴内控制碳酸钙的成核、生长和聚集,再将晶体与溶剂过滤分离,得到球形碳酸钙颗粒,粒径大小约在几纳米至几十纳米的范围内。通过分散相与连续相之间的不同,微乳液一般分为两种类型:油包水(W/O)与水包油(O/W)。微乳液和普通乳状液的不同在于其形成是自发的,并且不需要能量。
  
  最新研究进展:
  黄建花等人分别在二甲苯中加入十二烷基苯磺酸钠(乳化剂)和正戊醇(助乳化剂)制成两份微乳液,分别加入氯化钙和碳酸钠后混合反应,制得了颗粒大小均匀的球形碳酸钙。
  叶颖等人采用辛基酚聚氧乙烯醚(TritionX-100)/正辛醇/环己烷为W/O型的微乳液,制备出粒径在70-100nm之间的球形碳酸钙。
  
  3、模拟生物矿化仿生合成法
  
  在生物体中主要存在两种有机组分调控生物矿化,这两种有机组分为:(1)可诱导生物矿物相态变化的可溶性亲水聚合物,例如蛋白质类、糖蛋白类和多聚糖类等;(2)对晶体的成核和形貌有关键影响作用的不溶性有机框架,例如骨骼中存在的骨胶原和贝壳里的壳素。
  
  最新研究进展:
  Y.Tanaka等人研究了聚酰胺-胺基聚合物(树枝状)作为诱导剂时,先与钙离子形成络合物,这些络合物亲油的一端聚在一起,在溶液的包围作用下形成了许多微小液滴,碳酸铵加入后,钙离子和碳酸根离子在小液滴内成核、结晶和成长成球形碳酸钙。
  邹孔标等人采用聚乙烯醇(PVA)为有机基质,控制反应制得了球霰石型球形碳酸钙。
  
  4、复分解法
  
  在有机基质的调控下,在一定条件下将钙盐溶液同碳酸盐溶液混合反应,过滤获得碳酸钙粉末。常用的钙盐有硝酸钙、氯化钙和醋酸钙等,常用的碳酸盐有碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠和碳酸氢钠等。
  
  最新研究进展:
  郁平等人采用硫酸为控制剂与碳酸氢铵混合后,同氯化钙混合反应,反应过程中会有二氧化碳产生,在二氧化碳的作用下,制得了均匀疏松多孔的球形碳酸钙。
  陈先勇等人利用浓度15%的柠檬酸钠作为控制剂,以醋酸钙和碳酸钠为原料,在一定的反应条件下获得了粒径大约在1-4µm的球形碳酸钙。
  复分解法制备球形碳酸钙存在一定的优缺点,优点为反应时间短、产品的形貌和粒径比较均一;不足之处为原料价格较贵,生产效率低,反应过程难以控制,不适合投入工业化生产。
  
  来源:谭婷婷.球形碳酸钙的控制合成工艺研究[D].2020.
  
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