與普通碳酸鈣相比,納米碳酸鈣有更多的功能,應用也更加廣泛,但也存在缺陷:一方面納米碳酸鈣顆粒粒徑很小,表面上的原子數很多,表面自由能大,粒子處于非熱力學(xué)穩定狀態(tài),容易團聚和粘連,從而失去其原來(lái)的表面性質(zhì);另一方面是納米碳酸鈣是一種無(wú)機材料,粒子表面親水疏油,因此與聚合物界面結合力較弱,在油性材料中的應用受到很大局限。
隨著(zhù)納米碳酸鈣的應用領(lǐng)域不斷擴大,這些缺點(diǎn)更加明顯。為了充分發(fā)揮納米碳酸鈣的優(yōu)勢,改善納米碳酸鈣的性能,必須采用不同的表面改性方法和有效的改性工藝進(jìn)行表面改性,解決上述的兩大缺陷。
總的來(lái)說(shuō),納米材料的表面改性主要是改善其三個(gè)方面的性質(zhì):
一是改善表面的物理化學(xué)特性,如吸附、偶聯(lián)、催化等方面的特征;
二是相容性,表面改性能夠改善其在各種應用方面的相容性,最主要的是表面的親水親油性;
三是對材料的應用特性也加以改善或延伸。
目前,納米碳酸鈣的改性方法主要有干法表面改性和濕法表面改性?xún)煞N工藝,常用的改性劑主要有無(wú)機物、偶聯(lián)劑、表面活性劑和聚合物等。
1、納米碳酸鈣干法表面改性
干法表面改性是將干燥的納米碳酸鈣放入改性裝置中,然后直接在產(chǎn)品中加入改性劑混合或用少量溶劑稀釋進(jìn)行噴淋,最后根據需要再進(jìn)行后續處理。常用的改性劑有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯等。
干法改性的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,設備投資小,適用于偶聯(lián)劑作為改性劑進(jìn)行改性處理工藝。缺點(diǎn)是由于納米碳酸鈣比表面積大,表面靜電作用較強,在脫水、干燥過(guò)程中容易發(fā)生團聚形成較大的二次粒子,所以對納米碳酸鈣表面改性很難均勻。
因此,目前干法改性主要用于填料納米碳酸鈣的改性處理,高品質(zhì)的產(chǎn)品應用比較少。
2、納米碳酸鈣濕法表面改性
濕法表面改性是將碳酸鈣碳化增濃后,在熟漿溶液中加入改性劑進(jìn)行表面改性。跟干法表面改性工藝相比,濕法改性的碳酸鈣與表面改性劑作用更均勻,因為碳酸鈣在液相中更易分散。與干法改性相比,產(chǎn)品在質(zhì)量上具有明顯的優(yōu)勢,但是工藝過(guò)程更復雜,需要更多的改性劑。
濕法改性采用在溶液中易分散的表面活性劑作為改性劑。表面活性劑有很多優(yōu)點(diǎn):價(jià)格低,品種多,方便易得。
近年來(lái),表面活性劑改性納米碳酸鈣的應用研究越來(lái)越多。硬脂酸(鹽)是納米碳酸鈣改性最常用的表面活性劑,納米碳酸鈣經(jīng)脂肪酸改性后,分散性提高,與有機高分子材料具有較好相容性。用十六烷基二甲基烯丙基氯化銨改性納米碳酸鈣,改性后的納米碳酸鈣用作橡膠填充劑,效果良好。
資料來(lái)源:《楊煜莉.改性納米碳酸鈣的制備及其在潤滑油中的應用[D].浙江大學(xué)》,由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理,轉載請注明出處!
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