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| 纳米碳酸钙合成工艺及应用研究进展（二） |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-08-19 15:17:36 浏览次数： |
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1.6 微乳液法
目前，研究者尝试各种不同的新方法来合成纳米粒子，主要有微乳液法、膜分散微结构反应器法、溶胶-凝胶法、原位沉积法等。微乳液法属于Ca2+-R-CO32-反应系统，有机介质R 一般为液体油。通常，微乳液可分为W/O 型、O/W 型、油水双连续型3 种，反相微乳液属于W/O 型微乳液。
Niemann 等通过在W/O 型微乳液系统中制备纳米碳酸钙和硫酸钡实验，建立了微乳液法制备纳米粒子的理论模型，并提出了工艺条件放大的依据。
Sugih 等也在微乳液中用石灰乳碳化制备纳米碳酸钙粒子，研究了水与表面活性剂的摩尔比、连续相的不同、表面活性剂的浓度及搅拌速度等实验条件，得出：纳米粒子粒径随Ca-OT 表面活性剂浓度的增加而下降；搅拌速度的增加会使粒径增大、分布变宽；高浓度的石灰乳更有利于碳化过程。
Hu 等用亚麻油做表面活性剂，20 ℃下碳化合成了纳米碳酸钙，亚麻油的最佳用量为纳米碳酸钙产品质量的3 %；产品的活化率能达到99.07 %，按10︰100比例添加到PVC 中，混合PVC 材料的机械性能显著改善。
李珍等人研究了微乳液法制备纳米碳酸钙，实验采用吐温-80 作为表面活性剂，并得出了最佳工艺条件。赵睿应用反相微乳液法制备了多种形态纳米碳酸钙颗粒，大小均匀，分散性好，较少团聚，粒径从30～100 nm 不等。微乳液法制备纳米碳酸钙装置简单，操作容易；制备的纳米粒子粒度分散性好，且粒度可调，有很好的应用前景。
但对于微乳液的形成机理、微结构控制、体系组分对颗粒形成动力学、尺寸、形态及性质的影响，有待深入研究。该技术需要大量的油和表面活性剂，如何分离回收它们，以降低成本，目前还处于实验室研究阶段，这也是该技术无法大规模商业化生产的一个重要原因。有报道，湖南大学利用纳米技术和材料，掌握了采用微乳液法生产纳米碳酸钙新工艺，填补国际技术空白。目前此种方法正处在研究之中，还需进一步研究微乳液性质，寻求高效率、低成本、易回收的表面活性剂，建立适合工业化的生产体系。
1.7 膜分散微结构反应器制备纳米碳酸钙技术
微混合技术具有很强的传热、传质能力，代表了新的化学加工途径，国内外许多知名院校和科研院所以及跨国化工公司纷纷开展这方面的研究工作。Werner 等研究将微混合器用于粒径均一的纳米颗粒的制备，Wang 等利用微通道分散制备纳米TiO2 颗粒取得很好的效果。清华大学化学工程联合国家重点实验室在微结构设备液-液两相流动与混合、反应及传质性能等方面取得了一定的研究成果。
Wang等研究了膜分散微结构反应器碳化制备了纳米碳酸钙，该设备以微孔过滤膜为相分散介质，可有效克服传递对反应和分离过程的影响，具有混合尺度可控、混合高效的特点。在不同的操作条件下制得的了平均直径在34.3～110 nm 的纳米颗粒，实验结果表明，微孔过滤膜强化了相间 传质和微观混合过程，通过控制连续相、分散相的流速以及Ca(OH)2浓度等来控制颗粒直径。
以微孔膜分散法强化多相传递过程为技术基础，清华大学与山东盛大科技股份有限公司联合，研制出了制备纳米碳酸钙的膜分散微结构反应器。用孔径为几微米或几十微米的膜材料作为分散介质，通过强化微观混合促进传质和反应的快速进行，使得制备的碳酸钙颗粒粒径小且分布均匀。通过调控反应物浓度、两相的流量、压力等参数可较好地控制产品粒径和晶型。
1.8 最新工艺研究
Mädler等用火焰喷涂分解(the Flame Spray Pyrolysis)工艺合成了粒径8～40 nm SiO2，考察了氧化剂-分散气相、燃料组成等因素对合成的影响。Huber等成功将该方法应用到纳米碳酸钙的制备，实验以2-乙基己酸钙为前驱物，甲烷-氧混合气为燃料制得了多种表面形态及结晶度的纳米碳酸钙粒子，粒径为20～50 nm。该法可应用于可生物降解纳米材料的制备，在混合物的功能改性上将有更广泛的应用。此外，还有利用磁场从根本上加强固-液界面的热力学潜能来合成纳米碳酸钙粒子；原位沉积法也是一种理想方法，诸多研究人员利用它制得了纳米CaSO4、CaCO3等；宋云华等报道了用涡旋脉冲式反应装置制备纳米碳酸钙新方法，在优化条件下产品平均粒径为40～50 nm。
我国科技工作者对纳米碳酸钙的制备技术进行了很多的研究工作，取得了显著的成就。相信随着科技进步和产业的发展，我国纳米碳酸钙制备技术将不断得到完善和提高，制备出多品种、高质量的产品满足市场需求，在激烈的国际竞争中处于优势地位，带来巨大的社会效益和经济效益。
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