草酸钙的制备和应用

发布日期:2019/2/26 17:10:42

背景及概述^[1][2]

分子量 128.10。无色立方系晶体。相对密度2.2。其一水合物为无色晶体，相对密度2.2，加热至200℃失去水分。难溶于水及乙酸，可溶于硝酸和盐酸，点火加热生成CaCO₃或 CaO。制法：用精制CaCl₂配制成稀水溶液，与草酸水溶液共热使两者反应，析出沉淀，溶于热盐酸后，加入氨水再沉淀，后者再以热水洗涤，在105℃时干燥得一水合物。将一水合物置于250℃干燥气流中，恒重后得无水物。用途：可用于制草酸，在工业上多用于制润滑油酯、防水剂等。

制备^[2-3]

一种用电石渣生产草酸钙的方法，包括如下步骤：将电石渣磨成80-100目的粗粉，置于反应器中与水充分混合，而后向反应器中投入过量的盐酸，使电石渣中的氧化物转化为可溶性的氯化物，而后，过滤反应产物，得到含以氯化钙为主的滤液，滤液中也含有少量的氯化铝和氯化铁；将以氯化钙为主的滤液与过量碳酸溶液反应，钙离子与碳酸根离子结合成碳酸钙而沉淀，然而，由于在水环境下，不能得到碳酸铁，而碳酸铝也极易水解，由此将钙离子以碳酸钙沉淀的形式与镁离子和铝离子分离，经过滤，得到碳酸钙滤饼；再将碳酸钙滤饼与草酸反应，得到草酸钙沉淀和碳酸溶液的混合物；草酸钙沉淀和碳酸溶液的混合物经过滤分离，得到碳酸虑液和草酸钙滤饼；碳酸溶液返回与以氯化钙为主的滤液反应；而草酸钙滤饼经干燥、粉碎，得到草酸钙产品。本发明所述用电石渣生产草酸钙的方法，有效的提取电石渣中含有的钙，为电石渣的工业应用提供了新的途径，且方法简单，设备投资少，是一个值得推广应用的方法。

一种利用磷石膏生产工业草酸钙和磷酸的方法，该方法包括如下具体步骤：将磷石膏粉碎为80-100目的粗粉，置于反应器中与水充分混合，使磷石膏中的可溶性杂质溶于水后过滤，得到滤渣一和滤液一；滤渣一中均为不溶于水的杂质，其主要含有硫酸钙、磷酸钙，以及少量的其他不溶性杂质如氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐等；将滤渣一与过量硫酸反应，这时，滤渣一中的磷酸钙与硫酸反应生成不溶性的硫酸钙和可溶性磷酸，过滤后，得到滤渣二和滤液二；滤渣二主要含有硫酸钙、以及少量的其他不溶性杂质如氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐，滤渣二再与过量盐酸反应，此时，不溶性的磷酸钙转换为可溶性的磷酸和氯化钙，不溶性的氟、铝、镁的磷酸盐也转换为可溶性的磷酸和氯化物；反应物再过滤，得到滤液三和主要含硫酸钙和少量硫酸盐的滤渣三；所得滤渣三经洗涤、干燥后粉碎，即得到高纯度的硫酸钙；将所得高纯的硫酸钙与水混合后与草酸反应，得到草酸钙沉淀和硫酸，经过滤分离，得到草酸钙滤饼和硫酸滤液；硫酸溶液返回与滤渣一反应而重复利用；所得草酸钙滤饼经洗涤、粉碎和干燥，得到草酸钙产品。

应用^[4-5]

一、用于制备一种草酸钙改性高分子灭火剂

针对现有的高分子灭火剂在灭火后会由于分解导致可燃物二次燃烧，无法长效作用的缺点，CN201610568563.X提供了一种通过将氨基三乙酸碱化处理，与氯化钙反应制备纳米草酸钙，随后对其球磨偶联改性，填充制备高分子草酸钙复合材料，通过草酸钙高温分解，产生大量的二氧化碳，不断沉积在可燃物表面，有效阻止可燃物与氧气的接触，防止二次燃烧，有效的解决了现有的高分子灭火剂在灭火后会由于分解导致可燃物二次燃烧，无法长效作用的缺点。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按质量比1:10，将氨基三乙酸与质量浓度30%氢氧化钠溶液搅拌混合并置于烧杯中，待静置10～15min后，对烧杯中滴加1mol/L盐酸溶液，调节pH至8.0，制备得碱性氨基三乙酸溶液；

（2）按重量份数计，分别称量10～15份0.5mol/L氯化钙溶液、50～60份上述制备的碱性氨基三乙酸溶液和20～25份0.5mol/LK2C2O4溶液置于烧杯中，搅拌混合并滴加质量浓度10% 盐酸溶液，待滴加至无沉淀产生后，静置10～15min并在1800～2200r/min下离心分离5～10min，收集下层沉淀并用去离子水洗涤3～5次，再在65～80℃下干燥6～8h，制备得草酸钙粉体；

（3）按质量比1:10，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与草酸钙粉体搅拌混合并置于球磨罐中，待球磨2～3h后，收集球磨粉末并置于65～80℃下干燥3～5h，收集干燥球磨分别并过筛，制备得120～130目改性草酸钙粉末，随后按质量比1:5，将改性草酸钙粉末与去离子水搅拌混合，再在200～300W下超声分散处理10～15min，制备得改性草酸钙分散液；

（4）选取20～25mL上述制备的改性草酸钙分散液置于三口烧瓶中，对三口烧瓶通氮气排除空气，随后在氮气气氛下，对三口烧瓶中添加0.2～0.3g的过硫酸钾、2～3g氢氧化钠、10～15mL丙烯酸、2～3g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.01～0.02gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2～3g玉米淀粉，待添加完成后，再在65～80℃下水浴加热2～3h；

（5）待水浴加热完成后，过滤并收集滤饼，用无水乙醇和去离子水分别洗涤3～5次，再在65～80℃下干燥6～8h，收集干燥滤饼并置于球磨罐中球磨2～3h，收集球磨粉末即可制备得一种草酸钙改性的高分子灭火剂。

本发明的使用方法是：按质量比1:5，将上述制备的高分子灭火剂与去离子水搅拌混合制备得灭火剂，随后木垛进行灭火处理，木垛在1s内降温至200℃以下，且使用2～3min 后，温度下降至100℃以下且温度不再升高直至完全降至室温。本发明的有益效果是：（1）本发明制备的草酸钙改性的高分子灭火剂灭火效果显著，灭火时间缩短20%，且灭火后无二次燃烧；（2）本发明制备步骤简单，安全绿色无污染。

二、用于制备一种保温用低导热聚乙烯材料

CN201811229907.X提供一种保温用低导热聚乙烯材料的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的低导热系数。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。

一种保温用低导热聚乙烯材料及其制备方法，具体包括以下步骤：

(1)、将膨润土、水、尿素和草酸按照质量份数比为9～15：45～56：14～20：11～17加入到反应釜中，搅拌速度为130r/min，维持体系温度30 ℃条件下反应30min，产物经-30℃冷冻干燥3h，将产物和质量份数比为73～88的异丙醇添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应35min，将产物按照0.3质量份/min的添加速率添加至装有质量份数比为67：97～125：0.5～3的聚乙烯、苯和BYK-110分散剂反应釜中，搅拌速度为95r/min，维持体系温度58～78 ℃条件下反应35min，产物经50℃、-0.05MPa减压蒸馏35min，产物经-5℃ 500mL乙醇洗涤3次，干燥，得到膨润土改性聚乙烯；

(2)、将草酸、草酸钙、尿素和水按照质量份数比为18～26：6～11：13～17：9～17添加至反应釜中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度35 ℃条件下反应25min，产物经-30℃冷冻干燥2.5h，将产物和质量份数比为79～100的乙醇添加至反应釜中，维持上述反应条件下反应20min，将产物按照0.2质量份/min的添加速率添加至装有质量份数比为65：99～120：1～4的聚乙烯、苯和司盘60反应釜中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度55～76 ℃条件下反应33min，产物经47℃、-0.06MPa减压蒸馏38min，产物经0℃ 500mL乙醇洗涤3次，干燥，得到草酸钙改性聚乙烯；

(3)、将尿素和乙醇按照质量份数比为32～41：76～85加入到反应釜中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度37 ℃条件下反应36min，将产物按照0.1质量份/min的添加速率添加至装有质量份数比为70：1～3：1～6：0.5～3的聚乙烯、A-173硅烷偶联剂、司盘20和SE-10乳化剂反应釜中，搅拌速度为93r/min，维持体系温度51～73 ℃条件下反应30min，产物经45℃、-0.07MPa减压蒸馏32min，产物经-10℃ 500mL乙醇洗涤3次，干燥，即得到尿素改性聚乙烯；

(4)、将硅酸四乙酯、Sr-10乳化剂、水、乙醇、硅酸钠和A171硅烷偶联剂按照质量份数比为21～32：2～7：1～5：120～145：8～15：1～4加入到反应釜中，维持体系温度35 ℃条件下反应1～6h，将产物按照0.05质量份/min的添加速率添加至装有质量份数比为68：97～115的聚乙烯和苯反应釜中，搅拌速度为85r/min，维持体系温度46～68 ℃条件下反应0.5～4h，将产物转移至水热反应釜中，于125℃水热反应釜水热处理7h，产物经55℃、-0.09MPa减压蒸馏45min，产物经500mL乙醇洗涤3次，干燥，即得到气相二氧化硅改性聚乙烯；

(5)、将气相二氧化硅改性聚乙烯、尿素改性聚乙烯、草酸钙改性聚乙烯和膨润土改性聚乙烯按照质量份数比为55：49～54：43～49：28～36加入到平板硫化机中，用平板硫化机在温度177～189℃成型，即得到保温用低导热聚乙烯材料。

该发明的有益效果在于：

1、膨润土吸水会膨胀，尿素和草酸溶解并分散在吸水膨胀后的膨润土中，在混合物料失水过程中，尿素和草酸逐渐在膨润土结构中发生结晶现象，改善尿素和草酸在膨润土中的分散稳定性，经在聚乙烯苯溶液中乳化分散后，能改善膨润土在聚乙烯中的分散均匀稳定性；制备的膨润土改性聚乙烯因具有优异的分散均匀稳定性和造孔性能改善保温用低导热聚乙烯材料的导热系数；

2、草酸、草酸钙和尿素分散在乙醇溶液中，经过与聚乙烯苯溶液乳化分散，能改善在聚乙烯中的分散性；制备的草酸钙改性聚乙烯因具有优异的分散性和造孔性能改善保温用低导热聚乙烯材料的导热系数；

3、尿素的乙醇溶液在聚乙烯苯溶液中被乳化分散，能改善其在聚乙烯中的分散稳定性；制备的尿素改性聚乙烯因具有优异的分散稳定性和造孔性能改善保温用低导热聚乙烯材料的导热系数；

4、硅酸四乙酯和硅酸钠通过Sr-10乳化剂和A171硅烷偶联剂乳化和交联后，能明显改善二氧化硅气凝胶前驱体的乳化分散性和二氧化硅气凝胶的孔隙率，制备的二氧化硅气凝胶能改善聚乙烯材料的孔隙率；制备的二氧化硅气凝胶因具有优异的孔隙率和比表面积能改善保温用低导热聚乙烯材料的导热系数；

5、在气相二氧化硅改性聚乙烯、尿素改性聚乙烯、草酸钙改性聚乙烯和膨润土改性聚乙烯协同作用下，赋予保温用低导热聚乙烯材料优异的低导热系数。