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| 納米碳酸鈣改性技術(shù)進(jìn)展和應用現狀 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-24 10:44:22 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）目前用于納米碳酸鈣表面改性的方法主要有：局部化學(xué)反應改性、表面包覆改性、微乳液改性、機械改性及高能表面改性。
1 納米碳酸鈣表面改性技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對比
局部化學(xué)反應改性方法主要通過(guò)納米碳酸鈣表面官能團與改性劑間發(fā)生化學(xué)反應來(lái)達到改性目的，分為干法和濕法兩種工藝。
將碳酸鈣粉和表面改性劑同時(shí)投放到捏合機中進(jìn)行高速捏合的方法稱(chēng)為干法改性。此法操作簡(jiǎn)單，出料便于運輸且可直接包裝。干法改性所得產(chǎn)品表面不均勻，適合低檔碳酸鈣粉末的生產(chǎn)，但因操作工藝簡(jiǎn)單而被廣泛采用。適合干法改性的改性劑主要有鈦酸脂、鋁酸脂、磷酸脂等偶聯(lián)劑。
濕法改性是將碳酸鈣和改性劑在液相中共混，通過(guò)改性劑在碳酸鈣表面包覆形成雙膜結構來(lái)進(jìn)行改性的，濕法改性雖然效果很好，但是工藝較為復雜。水溶性的表面活性劑較適合濕法改性工藝，這類(lèi)水溶性表面活性劑主要有高級脂肪酸及其鹽等。
表面包覆改性方法是指表面改性劑和納米碳酸鈣表面之間僅依靠范德瓦耳斯力或物理方法連接卻沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應的改性方法。這種方法可以在制備納米碳酸鈣的同時(shí)在溶液中加入表面活性劑，達到制備和改性同步進(jìn)行的目的，因為表面活性劑的存在使這種方法生產(chǎn)出來(lái)的碳酸鈣分散性能得到很好的改善。
微乳液改性方法又稱(chēng)膠囊化改性，這種方法是通過(guò)在納米碳酸鈣表面包上一層其他物質(zhì)的膜，改變粒子表面固有特性來(lái)進(jìn)行改性的。此法雖然和表面包覆改性方法類(lèi)似，但是這種方法改性后包在納米碳酸鈣表面的一層膜相對表面包覆改性的較為均勻。
機械化學(xué)改性方法是利用強烈機械力作用有目的的激活粒子表面，使分子晶格發(fā)生位移，來(lái)改變其物理化學(xué)結構和表面晶體結構，提高粒子與有機物或無(wú)機物的反應活性的改性方法。對于大顆粒的碳酸鈣這種改性方法非常有效，就納米級碳酸鈣來(lái)說(shuō)，由于其本身粒徑很小，通過(guò)機械粉碎、研磨的機械化學(xué)改性方法就不再能發(fā)揮出優(yōu)異的改性效果。值得一提的是，機械化學(xué)改性方法雖不能單獨奏效，但因其能顯著(zhù)增加納米碳酸鈣的活性基團與表面活性點(diǎn)，因此結合其他改性方法協(xié)同作用亦不失為一種有效方案。
2 納米碳酸鈣應用現狀
納米碳酸鈣以其獨有的特性和具有競爭力的價(jià)格，作為填料和白色顏料應用到大多工業(yè)領(lǐng)域。例如橡膠、塑料、造紙油墨、涂料、日化、醫藥工業(yè)等。
2.1 納米碳酸鈣在橡膠工業(yè)的應用
橡膠工業(yè)是應用納米碳酸鈣最早最大的行業(yè)。納米碳酸鈣所具備的超細、超純的特點(diǎn)，使得特殊形貌的產(chǎn)品在橡膠中不僅具有空間立體結構，而且具有良好 的分散特性，可起到增強材料的強度作用。如鏈鎖狀的納米碳酸鈣在橡膠混煉中，鏈被打斷，形成大量高活性表面和高活性點(diǎn)，它們與橡膠長(cháng)鏈形成鍵聯(lián)結，不僅分散性好，且大大增加了補強作用。
更值得提起的是，它不但可作為補強填料單獨使用，而且可與其它填料如白炭黑、陶土、鈦白粉等搭配使用，達到調色、填充、補強、降低含膠率和部分取代昂貴白色填料的目的；填充到橡膠制品中，可以充當制品體積，節約天然及合成橡膠，降低產(chǎn)品成本；納米碳酸鈣經(jīng)過(guò)表面改性處理以后，會(huì )增加其與橡膠粒子表面的濕潤度，能更好的分散再橡膠基體中，進(jìn)而大幅度提高其對橡膠的拉伸性能、補強性能和抗老化性能。
2.2 納米碳酸鈣在塑料工業(yè)的應用
塑料工業(yè)是我國應用納米碳酸鈣技術(shù)成熟的領(lǐng)域之一。納米碳酸鈣填充到塑料中除了能提高產(chǎn)品尺寸穩定性、硬度和剛性以外，還可以部分充當產(chǎn)品體積，減少原材料用量，降低產(chǎn)品成本。填充了納米碳酸鈣的塑料制品其加工性能、耐熱性能，散光性能都有所提高。納米碳酸鈣作為填料除了可以提高塑料的抗沖擊性能以外，還可以提高塑料制品的彎曲強度和彎曲彈性模量、熱變形溫度等；同時(shí)還賦予塑料滯熱性。例如聚乙烯/納米碳酸鈣經(jīng)過(guò)流延、拉伸等工藝被制成納米級微孔透氣薄膜以后，復合材料具有透氣不透水的特點(diǎn)，特別適用于嬰兒尿不濕等衛生保潔用品。
2.3 納米碳酸鈣在造紙油墨工業(yè)的應用
納米碳酸鈣表面活性高、比表面積大、強度和硬度高等特性，使其在造紙涂布方面發(fā)揮出巨大優(yōu)勢，作為填料填充到涂布紙中可提高紙張質(zhì)量。納米碳酸鈣用作涂布加工紙的原料，可適當替代部分陶土，顯著(zhù)提高紙張的白度，改善紙張平滑度、柔軟度、吸收性能和保留率等；納米碳酸鈣用于造紙業(yè)，可提高紙張吸油性、蔽光性、白度等，改善紙張印刷性能、附著(zhù)力等。納米碳酸鈣用作樹(shù)脂性油墨的填料，與傳統油墨填料相比具有光澤度高、穩定性好、不影響印刷干燥性能、適應性強等優(yōu)點(diǎn)。此外，納米碳酸鈣還可以替代價(jià)格昂貴的膠質(zhì)鈣，達到同樣的提高油墨光澤度和亮度的目的。納米碳酸鈣應用于高檔油墨中，可以提高油墨的附著(zhù)力，使快速印刷中的油墨對機械的磨損相對降低。適用于油墨填料的納米碳酸鈣為球形或立方形而且首先要經(jīng)過(guò)表面活化處理。
2.4 納米碳酸鈣的其他應用
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，納米碳酸鈣作為填料逐漸被應用到洗面奶、牙膏等日用品行業(yè)中；在制藥工業(yè)中納米碳酸鈣也被充當為培養基中的重要成分和鈣源添加劑；在抗生素的生產(chǎn)中，納米碳酸鈣被用作微生物發(fā)酵的緩沖劑；因為納米碳酸鈣一定的藥理作用，所以在止痛藥和胃藥中它也能發(fā)揮出一定的作用。
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