走進(jìn)生產(chǎn)一線,探索納米碳酸鈣
發(fā)布時(shí)間:2016-12-21
納米是長度單位,原稱毫微米,就是10的-9次方米(10億分之一米)。納米科學(xué)與技術(shù),有時(shí)簡稱為納米技術(shù),是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。從具體的物質(zhì)說來,人們往往用細(xì)如發(fā)絲來形容纖細(xì)的東西,其實(shí)人的頭發(fā)一般直徑為20-50微米,并不細(xì)。單個(gè)細(xì)菌用肉眼看不出來,用顯微鏡測出直徑為5微米,也不算細(xì)。極而言之,1納米大體上相當(dāng)于4個(gè)原子的直徑。
當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后,大約是在1—100納米這個(gè)范圍空間,物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變,出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子,也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料,即為納米材料。
納米碳酸鈣又稱超微細(xì)碳酸鈣。標(biāo)準(zhǔn)的名稱即超細(xì)碳酸鈣。納米碳酸鈣應(yīng)用最成熟的行業(yè)是塑料工業(yè)主要應(yīng)用于高檔塑料制品。用于汽車內(nèi)部密封的PVC增塑溶膠??筛纳扑芰夏噶系牧髯冃?,提高其成型性。用作塑料填料具有增韌補(bǔ)強(qiáng)的作用,提高塑料的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量,熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性,同時(shí)還賦予塑料滯熱性。
納米活性碳酸鈣的工業(yè)制備方法,其特征在于,該方法包括如下步驟:
- 在Ca(OH)2的懸浮液,通入含有CO2的氣體,碳化至碳化率達(dá)5~40%,加入晶型調(diào)節(jié)劑,繼續(xù)碳化至pH為8.0~9.0,加入表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑,繼續(xù)碳化至pH為6~7.5,生成納米級(jí)的立方形碳酸鈣;所說的晶型調(diào)節(jié)劑為磷酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、單糖或多糖中的一種及其混合物,其加入量為漿料重量的0.05~3.0%;所說的表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑為磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、三乙醇胺、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或一種以上;表面電荷及空間位阻調(diào)節(jié)劑的加入量為CaCO3重量的0.1~4.0%;
- 將脂肪酸或水溶性鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種配制成水溶液包覆劑;所說的脂肪酸為C12~C18的脂肪酸;
- 將納米碳酸鈣漿料加熱至45~95℃,然后加入包覆劑,包覆劑的加入量以碳酸鈣的重量計(jì)為0.5~3.5%,包覆處理時(shí)間為0.5~3.5小時(shí)間,將漿料過濾,干燥,即獲得納米活性碳酸鈣。
納米活性碳酸鈣的工業(yè)制備方法。該方法在一定濃度的Ca(OH)2的懸浮液中通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化。通過對(duì)Ca(OH)2懸浮液的溫度、二氧化碳?xì)怏w的流量控制碳酸鈣晶核的成核速率;在碳化至形成一定的晶核數(shù)后,由晶核形成控制轉(zhuǎn)化為晶體生長控制,此時(shí)加入晶形調(diào)節(jié)劑控制各晶面的生長速率,從而達(dá)到形貌可控;繼續(xù)碳化至終點(diǎn)加入分散劑調(diào)節(jié)粒子表面電荷得均分散的立方形碳酸鈣納米顆粒;然后將均分散的立方形納米碳酸鈣顆粒進(jìn)行液相表面包覆處理。所獲得的納米活性碳酸鈣粒子在25~100nm之間可控,立方形,比表面大于25m2/g,粒徑分布GSD為1.57,吸油值小于28g/100gCaCO3,且無團(tuán)聚現(xiàn)象。所獲得的產(chǎn)品性能優(yōu)異,可作為高檔橡膠、塑料以及汽車底漆中的功能填料。
納米碳酸鈣用于油墨產(chǎn)品中體現(xiàn)出了優(yōu)異的分散性和透明性和極好的光澤、及優(yōu)異的油墨吸收性和高干燥性。納米碳酸鈣在樹脂型油墨中作油墨填料,具有穩(wěn)定性好,光澤度高,不影響印刷油墨的干燥性能.適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
造紙業(yè)是納米碳酸鈣最具開發(fā)潛力的市場。目前,納米碳酸鈣還主要用于特殊紙制品,如女性用衛(wèi)生巾、嬰兒用尿不濕等。納米活性碳酸鈣作為造紙?zhí)盍暇哂幸韵聝?yōu)點(diǎn):高蔽光性、高亮度、可提高紙制品的白度和蔽光性;高膨脹性,能使造紙廠使用更多的填料而大幅度降低原料成本;粒度細(xì)、均勻,制品更加均勻、平整;吸油值高、能提高彩色紙的預(yù)料牢固性。
納米碳酸鈣在涂料工業(yè)作為顏料填充劑,具有細(xì)膩、均勻、白度高、光學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣具有空間位阻效應(yīng).在制漆中,能使配方中密度較大的立德粉懸浮,起防沉降作用.制漆后,漆膜白度增加,光澤度高,而遮蓋力卻不降低,主要用于高檔轎車漆。
橡膠工業(yè)納米碳酸鈣的主要應(yīng)用市場之一。添加鈉米碳酸鈣的橡膠,其硫化膠升長率、撕斷性能、壓縮變形和耐屈性能,都比添加一般碳酸鈣的高。加入用樹脂酸處理的納米碳酸鈣后,有的豫膠制品撕裂強(qiáng)度提高4倍以上納米碳酸鈣在飼料行業(yè)中可作為補(bǔ)鈣劑,增加飼料含鈣量;在化妝品中使用,由于其純度高、白度好、粒度細(xì),可以替代鈦白粉。