|
| |
| 纳米碳酸钙改性技术进展和应用现状 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-07-24 10:44:22 浏览次数： |
|
| |
（中国粉体技术网/班建伟）目前用于纳米碳酸钙表面改性的方法主要有：局部化学反应改性、表面包覆改性、微乳液改性、机械改性及高能表面改性。
1 纳米碳酸钙表面改性技术优缺点对比
局部化学反应改性方法主要通过纳米碳酸钙表面官能团与改性剂间发生化学反应来达到改性目的，分为干法和湿法两种工艺。
将碳酸钙粉和表面改性剂同时投放到捏合机中进行高速捏合的方法称为干法改性。此法操作简单，出料便于运输且可直接包装。干法改性所得产品表面不均匀，适合低档碳酸钙粉末的生产，但因操作工艺简单而被广泛采用。适合干法改性的改性剂主要有钛酸脂、铝酸脂、磷酸脂等偶联剂。
湿法改性是将碳酸钙和改性剂在液相中共混，通过改性剂在碳酸钙表面包覆形成双膜结构来进行改性的，湿法改性虽然效果很好，但是工艺较为复杂。水溶性的表面活性剂较适合湿法改性工艺，这类水溶性表面活性剂主要有高级脂肪酸及其盐等。
表面包覆改性方法是指表面改性剂和纳米碳酸钙表面之间仅依靠范德瓦耳斯力或物理方法连接却没有发生化学反应的改性方法。这种方法可以在制备纳米碳酸钙的同时在溶液中加入表面活性剂，达到制备和改性同步进行的目的，因为表面活性剂的存在使这种方法生产出来的碳酸钙分散性能得到很好的改善。
微乳液改性方法又称胶囊化改性，这种方法是通过在纳米碳酸钙表面包上一层其他物质的膜，改变粒子表面固有特性来进行改性的。此法虽然和表面包覆改性方法类似，但是这种方法改性后包在纳米碳酸钙表面的一层膜相对表面包覆改性的较为均匀。
机械化学改性方法是利用强烈机械力作用有目的的激活粒子表面，使分子晶格发生位移，来改变其物理化学结构和表面晶体结构，提高粒子与有机物或无机物的反应活性的改性方法。对于大颗粒的碳酸钙这种改性方法非常有效，就纳米级碳酸钙来说，由于其本身粒径很小，通过机械粉碎、研磨的机械化学改性方法就不再能发挥出优异的改性效果。值得一提的是，机械化学改性方法虽不能单独奏效，但因其能显著增加纳米碳酸钙的活性基团与表面活性点，因此结合其他改性方法协同作用亦不失为一种有效方案。
2 纳米碳酸钙应用现状
纳米碳酸钙以其独有的特性和具有竞争力的价格，作为填料和白色颜料应用到大多工业领域。例如橡胶、塑料、造纸油墨、涂料、日化、医药工业等。
2.1 纳米碳酸钙在橡胶工业的应用
橡胶工业是应用纳米碳酸钙最早最大的行业。纳米碳酸钙所具备的超细、超纯的特点，使得特殊形貌的产品在橡胶中不仅具有空间立体结构，而且具有良好 的分散特性，可起到增强材料的强度作用。如链锁状的纳米碳酸钙在橡胶混炼中，链被打断，形成大量高活性表面和高活性点，它们与橡胶长链形成键联结，不仅分散性好，且大大增加了补强作用。
更值得提起的是，它不但可作为补强填料单独使用，而且可与其它填料如白炭黑、陶土、钛白粉等搭配使用，达到调色、填充、补强、降低含胶率和部分取代昂贵白色填料的目的；填充到橡胶制品中，可以充当制品体积，节约天然及合成橡胶，降低产品成本；纳米碳酸钙经过表面改性处理以后，会增加其与橡胶粒子表面的湿润度，能更好的分散再橡胶基体中，进而大幅度提高其对橡胶的拉伸性能、补强性能和抗老化性能。
2.2 纳米碳酸钙在塑料工业的应用
塑料工业是我国应用纳米碳酸钙技术成熟的领域之一。纳米碳酸钙填充到塑料中除了能提高产品尺寸稳定性、硬度和刚性以外，还可以部分充当产品体积，减少原材料用量，降低产品成本。填充了纳米碳酸钙的塑料制品其加工性能、耐热性能，散光性能都有所提高。纳米碳酸钙作为填料除了可以提高塑料的抗冲击性能以外，还可以提高塑料制品的弯曲强度和弯曲弹性模量、热变形温度等；同时还赋予塑料滞热性。例如聚乙烯/纳米碳酸钙经过流延、拉伸等工艺被制成纳米级微孔透气薄膜以后，复合材料具有透气不透水的特点，特别适用于婴儿尿不湿等卫生保洁用品。
2.3 纳米碳酸钙在造纸油墨工业的应用
纳米碳酸钙表面活性高、比表面积大、强度和硬度高等特性，使其在造纸涂布方面发挥出巨大优势，作为填料填充到涂布纸中可提高纸张质量。纳米碳酸钙用作涂布加工纸的原料，可适当替代部分陶土，显著提高纸张的白度，改善纸张平滑度、柔软度、吸收性能和保留率等；纳米碳酸钙用于造纸业，可提高纸张吸油性、蔽光性、白度等，改善纸张印刷性能、附着力等。纳米碳酸钙用作树脂性油墨的填料，与传统油墨填料相比具有光泽度高、稳定性好、不影响印刷干燥性能、适应性强等优点。此外，纳米碳酸钙还可以替代价格昂贵的胶质钙，达到同样的提高油墨光泽度和亮度的目的。纳米碳酸钙应用于高档油墨中，可以提高油墨的附着力，使快速印刷中的油墨对机械的磨损相对降低。适用于油墨填料的纳米碳酸钙为球形或立方形而且首先要经过表面活化处理。
2.4 纳米碳酸钙的其他应用
随着技术的进步，纳米碳酸钙作为填料逐渐被应用到洗面奶、牙膏等日用品行业中；在制药工业中纳米碳酸钙也被充当为培养基中的重要成分和钙源添加剂；在抗生素的生产中，纳米碳酸钙被用作微生物发酵的缓冲剂；因为纳米碳酸钙一定的药理作用，所以在止痛药和胃药中它也能发挥出一定的作用。
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
