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| 納米碳酸鈣合成工藝及應用研究進(jìn)展（二） |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-08-19 15:17:36 瀏覽次數： |
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1.6 微乳液法
目前，研究者嘗試各種不同的新方法來(lái)合成納米粒子，主要有微乳液法、膜分散微結構反應器法、溶膠-凝膠法、原位沉積法等。微乳液法屬于Ca2+-R-CO32-反應系統，有機介質(zhì)R 一般為液體油。通常，微乳液可分為W/O 型、O/W 型、油水雙連續型3 種，反相微乳液屬于W/O 型微乳液。
Niemann 等通過(guò)在W/O 型微乳液系統中制備納米碳酸鈣和硫酸鋇實(shí)驗，建立了微乳液法制備納米粒子的理論模型，并提出了工藝條件放大的依據。
Sugih 等也在微乳液中用石灰乳碳化制備納米碳酸鈣粒子，研究了水與表面活性劑的摩爾比、連續相的不同、表面活性劑的濃度及攪拌速度等實(shí)驗條件，得出：納米粒子粒徑隨Ca-OT 表面活性劑濃度的增加而下降；攪拌速度的增加會(huì )使粒徑增大、分布變寬；高濃度的石灰乳更有利于碳化過(guò)程。
Hu 等用亞麻油做表面活性劑，20 ℃下碳化合成了納米碳酸鈣，亞麻油的最佳用量為納米碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量的3 %；產(chǎn)品的活化率能達到99.07 %，按10︰100比例添加到PVC 中，混合PVC 材料的機械性能顯著(zhù)改善。
李珍等人研究了微乳液法制備納米碳酸鈣，實(shí)驗采用吐溫-80 作為表面活性劑，并得出了最佳工藝條件。趙睿應用反相微乳液法制備了多種形態(tài)納米碳酸鈣顆粒，大小均勻，分散性好，較少團聚，粒徑從30～100 nm 不等。微乳液法制備納米碳酸鈣裝置簡(jiǎn)單，操作容易；制備的納米粒子粒度分散性好，且粒度可調，有很好的應用前景。
但對于微乳液的形成機理、微結構控制、體系組分對顆粒形成動(dòng)力學(xué)、尺寸、形態(tài)及性質(zhì)的影響，有待深入研究。該技術(shù)需要大量的油和表面活性劑，如何分離回收它們，以降低成本，目前還處于實(shí)驗室研究階段，這也是該技術(shù)無(wú)法大規模商業(yè)化生產(chǎn)的一個(gè)重要原因。有報道，湖南大學(xué)利用納米技術(shù)和材料，掌握了采用微乳液法生產(chǎn)納米碳酸鈣新工藝，填補國際技術(shù)空白。目前此種方法正處在研究之中，還需進(jìn)一步研究微乳液性質(zhì)，尋求高效率、低成本、易回收的表面活性劑，建立適合工業(yè)化的生產(chǎn)體系。
1.7 膜分散微結構反應器制備納米碳酸鈣技術(shù)
微混合技術(shù)具有很強的傳熱、傳質(zhì)能力，代表了新的化學(xué)加工途徑，國內外許多知名院校和科研院所以及跨國化工公司紛紛開(kāi)展這方面的研究工作。Werner 等研究將微混合器用于粒徑均一的納米顆粒的制備，Wang 等利用微通道分散制備納米TiO2 顆粒取得很好的效果。清華大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點(diǎn)實(shí)驗室在微結構設備液-液兩相流動(dòng)與混合、反應及傳質(zhì)性能等方面取得了一定的研究成果。
Wang等研究了膜分散微結構反應器碳化制備了納米碳酸鈣，該設備以微孔過(guò)濾膜為相分散介質(zhì)，可有效克服傳遞對反應和分離過(guò)程的影響，具有混合尺度可控、混合高效的特點(diǎn)。在不同的操作條件下制得的了平均直徑在34.3～110 nm 的納米顆粒，實(shí)驗結果表明，微孔過(guò)濾膜強化了相間 傳質(zhì)和微觀(guān)混合過(guò)程，通過(guò)控制連續相、分散相的流速以及Ca(OH)2濃度等來(lái)控制顆粒直徑。
以微孔膜分散法強化多相傳遞過(guò)程為技術(shù)基礎，清華大學(xué)與山東盛大科技股份有限公司聯(lián)合，研制出了制備納米碳酸鈣的膜分散微結構反應器。用孔徑為幾微米或幾十微米的膜材料作為分散介質(zhì)，通過(guò)強化微觀(guān)混合促進(jìn)傳質(zhì)和反應的快速進(jìn)行，使得制備的碳酸鈣顆粒粒徑小且分布均勻。通過(guò)調控反應物濃度、兩相的流量、壓力等參數可較好地控制產(chǎn)品粒徑和晶型。
1.8 最新工藝研究
Mädler等用火焰噴涂分解(the Flame Spray Pyrolysis)工藝合成了粒徑8～40 nm SiO2，考察了氧化劑-分散氣相、燃料組成等因素對合成的影響。Huber等成功將該方法應用到納米碳酸鈣的制備，實(shí)驗以2-乙基己酸鈣為前驅物，甲烷-氧混合氣為燃料制得了多種表面形態(tài)及結晶度的納米碳酸鈣粒子，粒徑為20～50 nm。該法可應用于可生物降解納米材料的制備，在混合物的功能改性上將有更廣泛的應用。此外，還有利用磁場(chǎng)從根本上加強固-液界面的熱力學(xué)潛能來(lái)合成納米碳酸鈣粒子；原位沉積法也是一種理想方法，諸多研究人員利用它制得了納米CaSO4、CaCO3等；宋云華等報道了用渦旋脈沖式反應裝置制備納米碳酸鈣新方法，在優(yōu)化條件下產(chǎn)品平均粒徑為40～50 nm。
我國科技工作者對納米碳酸鈣的制備技術(shù)進(jìn)行了很多的研究工作，取得了顯著(zhù)的成就。相信隨著(zhù)科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國納米碳酸鈣制備技術(shù)將不斷得到完善和提高，制備出多品種、高質(zhì)量的產(chǎn)品滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，在激烈的國際競爭中處于優(yōu)勢地位，帶來(lái)巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
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