一種碳酸鋯鹽的制備方法及應用技術

本發明專利技術涉及一種碳酸鋯鹽的制備方法及應用，屬于化學合成技術領域。該制備方法包括：混合水、水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑，反應完成后過濾，收集濾液。水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量分別占總反應體系的15?45wt％、1?3wt％、18?50wt％以及5?15wt％。該方法簡單可行，制備效率高，生產成本低，對環境污染小。由此方法制得的碳酸鋯鹽，可用于制備造紙涂料、水性油墨或內外墻涂料，以大大提高上述產品的耐熱耐寒性、穩定性以及儲存期。

Preparation and Application of Zirconium Carbonate

The invention relates to a preparation method and application of zirconium carbonate, belonging to the technical field of chemical synthesis. The preparation method includes: mixed water, water-soluble weak alkali salts, stabilizers, zirconium compounds and aging accelerators. After the reaction is completed, the filtrate is filtered and collected. Water-soluble weak alkali salts, stabilizers, zirconium compounds and aging promoters accounted for 15 45wt%, 1 3wt%, 18 50wt% and 5 15wt% of the total reaction system, respectively. The method is simple and feasible, has high preparation efficiency, low production cost and little environmental pollution. The zirconium carbonate prepared by this method can be used to prepare papermaking coatings, water-based ink or interior and exterior wall coatings, so as to greatly improve the heat and cold resistance, stability and storage life of the above products.

【技術實現步驟摘要】
一種碳酸鋯鹽的制備方法及應用
本專利技術屬于化學合成
，且特別涉及一種碳酸鋯鹽的制備方法及應用。
技術介紹
碳酸鋯Zr2O(CO3)·nH2O，亦稱為堿式碳酸鋯ZrO2CO2·nH2O，是一種重要的鋯化合物。碳酸鋯鹽易溶于水，在空氣中不穩定，溶于稀酸和堿。水溶液在60℃迅速分解，并以陰離子羥基化鋯聚合物存在。碳酸鋯鹽有較高的化學活性，在固化交聯中無須加熱。目前，現有的碳酸鋯鹽存在以下問題：儲存穩定性差，在儲存期限內交聯失效；生產工藝條件苛刻，難以控制。并且現有的碳酸鋯鉀交聯劑交聯性能差，成本高；碳酸鋯銨交聯劑氨味大，不環保。
技術實現思路
本專利技術的目的之一在于提供一種碳酸鋯鹽的制備方法，該方法簡單可行，制備效率高，生產成本低，對環境污染小。本專利技術的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的碳酸鋯鹽的應用，例如可將其用于制備造紙涂料、水性油墨或內外墻涂料。本專利技術解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。本專利技術提出一種碳酸鋯鹽的制備方法，包括以下步驟：混合水、水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑，反應完成后過濾，收集濾液。水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量分別占總反應體系的15-45wt％、1-3wt％、18-50wt％以及5-15wt％。本專利技術還提出一種由上述制備方法制備而得的碳酸鋯鹽的應用，例如可將其用于制備造紙涂料、水性油墨或內外墻涂料。本專利技術較佳實施例提供的碳酸鋯鹽的制備方法及應用的有益效果包括：本專利技術較佳實施例提供的碳酸鋯鹽的制備方法簡單可行，制備效率高，生產成本低，對環境污染小。由此方法制得的碳酸鋯鹽，可用于制備造紙涂料、水性油墨或內外墻涂料，以大大提高上述產品的耐熱耐寒性、穩定性以及儲存期。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。下面對本專利技術實施例的碳酸鋯鹽的制備方法及應用進行具體說明。本申請提供的碳酸鋯鹽的制備方法包括以下步驟：混合水、水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑，反應完成后過濾，收集濾液。在本申請中，水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量分別可以占總反應體系的15-45wt％、1-3wt％、18-50wt％以及5-15wt％?？蓞⒖嫉?，水溶性弱堿鹽例如可以但不僅限于占總反應體系的15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％、34wt％、36wt％、38wt％、40wt％、42wt％、44wt％或45wt％，也可以為15-45wt％范圍內的任何具體量。穩定劑例如可以但不僅限于占總反應體系的1wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.8wt％或3wt％，也可以為1-3wt％范圍內的任何具體量。鋯類化合物例如可以但不僅限于占總反應體系的18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％、32wt％、35wt％、38wt％、40wt％、42wt％、45wt％、48wt％或50wt％，也可以為18-50wt％范圍內的任何具體量。熟化促進劑例如可以但不僅限于占總反應體系的5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，也可以為5-15wt％范圍內的任何具體量。值得說明的是，在具體制備過程中，水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量可在上述各自加入量的范圍內自由組合。在一些優選的實施方式中，水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量分別可以占總反應體系的20-40wt％、1-2wt％、25-35wt％以及5-10wt％。同理地，在具體制備過程中，水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量可在上述各自優選加入量的范圍內自由組合。在一更優選地實施方式中，水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑的加入量分別占總反應體系的35wt％、1wt％、25wt％以及8wt％。在此更優選的配比下，各物質完全反應，反應速度較快，反應過程中氣泡少，氣味低，并且鋯類物質的活性羥基在熟化后能夠快速回復活性。在本申請中，制備碳酸鋯鹽的各原料的反應先后順序(也即加入順序)優選參考以下方式：按配比先混合水與穩定劑，然后加入水溶性弱堿鹽至完全溶解，然后加入鋯類化合物至反應完全，最后加入熟化促進劑，反應完成后過濾，收集濾液。上述反應順序中先加入穩定劑，能夠避免作為多羥基酸性物質的穩定劑在后加入導致其與碳酸根反應，產生大量氣泡，造成溢鍋。在加入穩定劑的基礎上再投入水溶性弱堿鹽，然后再添加鋯類化合物，能夠有效避免鋯類化合物與水溶性弱堿鹽添加順序交換后造成物料粘稠等不利于生產的現象。作為可選地，本申請中，水溶性弱堿鹽例如可以包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨以及碳酸氫銨中的至少一種。上述水溶性弱堿鹽用于與鋯類化合物反應，使其變為有反應活性的鋯鹽的水溶液。本申請選用上述水溶性弱堿鹽，其在水中溶解度高，能夠及時為反應提供所需耗用的大量碳酸根離子。優選地，水溶性弱堿鹽同時包括碳酸鉀和碳酸氫鉀中的任意一種以及碳酸銨和碳酸氫銨中的任意一種。在該優選的方式下，通過碳酸氫鉀或碳酸鉀復配碳酸氫銨或碳酸銨與鋯類化合物反應，能夠在確保反應速度快的同時還能使反應過程中基本不產生氨味。作為可選地，本申請中，穩定劑例如可以包括檸檬酸、酒石酸、聚乙二醇、尿素和甘油中的至少一種。通過加入穩定劑，一方面能夠有效避免合成的成品由于含有大量的活性羥基導致各羥基之間發生反應，變成大分子，導致成品溶解度降低，析出；另一方能夠避免反應造成大量的活性羥基消耗導致使用效果明顯變差。值得說明的是，本申請所采用的穩定劑均為含有豐富羥基和羧基的低分子物質，在本申請所提供的反應順序下，其可優先與鋯類化合物的羥基結合，避免穩定劑自身各羥基之間發生反應變成大分子，從而起到穩定的目的。在后續的干燥過程中，穩定劑隨水分游離出來，恢復鋯類化合物的活性羥基，以使其可以與涂料或油墨等物質組分的親水基團發生反應。作為可選地，本申請中，鋯類化合物例如可以包括碳酸鋯、醋酸鋯以及氫氧化鋯中的至少一種。制備過程中所涉及的化學反應包括：2MHCO3+(ZrO)2(OH)2CO3＝2MZr(OH)2(CO3)3(其中，M按實際方案為NH4+和/或K+和/或Na+)。M2CO3+(ZrO)2(OH)2CO3+2H2O＝2MZr(OH)3(CO3)2(其中，M按實際方案為NH4+和/或K+和/或Na+)。作為可選地，本申請中，熟化促進劑例如可以包括氯化銨、硫酸銨以及硫酸氫銨中的至少一種。熟化促進劑在本申請中主要用于使穩定劑在干燥過程中能更快的與鋯類物質脫離，恢復鋯類物質的活性羥基。在本申請，加入鋯類化合物后，反應是于40-70℃條件下進行0.5-5h。在加入熟化促進劑前，將反應體系料液的溫度降至不超過40℃。加入熟化促進劑后，再反應0.5-2h即可過濾放料。承上所述，本申請提供的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種碳酸鋯鹽的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：混合水、水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑，反應完成后過濾，收集濾液；所述水溶性弱堿鹽、所述穩定劑、所述鋯類化合物以及所述熟化促進劑的加入量分別占總反應體系的15?45wt％、1?3wt％、18?50wt％以及5?15wt％。

【技術特征摘要】
1.一種碳酸鋯鹽的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：混合水、水溶性弱堿鹽、穩定劑、鋯類化合物以及熟化促進劑，反應完成后過濾，收集濾液；所述水溶性弱堿鹽、所述穩定劑、所述鋯類化合物以及所述熟化促進劑的加入量分別占總反應體系的15-45wt％、1-3wt％、18-50wt％以及5-15wt％。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，先混合水與所述穩定劑，然后加入所述水溶性弱堿鹽至完全溶解，然后加入所述鋯類化合物至反應完全，最后加入所述熟化促進劑，反應完成后過濾，收集所述濾液。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水溶性弱堿鹽包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨以及碳酸氫銨中的至少一種。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水溶性弱堿鹽包括碳酸鉀和碳酸氫鉀中的任...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尹傳猛，
申請(專利權)人：浙江萊科新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33