En raison de l’effet de surface et des propriétés hydrophiles et oléophobes des nano-carbonate de calciumLe carbonate de calcium nano non modifié présente des défauts tels que la dispersion, une faible affinité et une agglomération facile lorsqu'il est appliqué à des polymères organiques, ce qui affecte sérieusement la qualité du produit. , conduisant à des défauts d'interface entre les deux matériaux, et plus la quantité de remplissage de carbonate de calcium nano est élevée, plus ces défauts deviennent évidents, et un remplissage excessif peut même détruire les performances d'origine du matériau.
Par conséquent, le nanocarbonate de calcium n’est généralement pas utilisé directement. Les particules de nanocarbonate de calcium après modification de la surface forment généralement des « agglomérations molles », et cette « agglomération molle » peut être désintégrée par cisaillement mécanique et oscillation ultrasonique, avec juste une petite manipulation pendant le processus d'application. Par conséquent, la modification de la surface du carbonate de calcium nanométrique revêt une grande importance.
Types de modificateurs de nanocarbonate de calcium
La voie de modification du nanocarbonate de calcium adopte généralement des réactions de greffage et de couplage. Selon les différences de structure et de caractéristiques, les modificateurs peuvent être divisés en tensioactifs, agents de couplage, polymères et substances inorganiques.
Tensioactif
Actuellement, les tensioactifs les plus couramment utilisés comprennent les acides gras, les phosphates et les composés polymères.
La structure du groupe alkyle à longue chaîne à une extrémité de la molécule modificatrice d'acide gras est similaire à celle des polymères. Selon le principe de description similaire, ils peuvent être mieux compatibles avec la matrice polymère ; les groupes polaires tels que les groupes carboxyle à l'autre extrémité de la molécule peuvent être utilisés dans la physique inorganique ou chimique l'adsorption se produit à la surface des matériaux (comme le carbonate de calcium nano).
L'ester de phosphate réagit principalement avec les ions phosphate et les ions calcium pour former du phosphate, qui recouvre la surface du carbonate de calcium.
Une modification est effectuée pour améliorer les propriétés lipophiles et hydrophobes de la surface nanométrique du carbonate de calcium.
Les composés polymères sont modifiés en contrôlant la la taille des particules des nanoparticules pour modifier leur état de surface. Des composés polymères contenant des groupes acide sulfonique ou des groupes acide carboxylique peuvent être utilisés comme modificateurs, principalement des groupes ionisables.
Agent de couplage
L'agent de couplage est modifié en combinant deux matériaux aux propriétés très différentes, le carbonate de calcium et des organismes, par le biais de réactions chimiques ou d'enchevêtrements physiques avec les groupes fonctionnels respectivement à la surface du carbonate de calcium. Grâce au pont moléculaire à la surface du carbonate de calcium nanométrique, l’agent de couplage est modifié. , améliorant la compatibilité entre le carbonate de calcium nanométrique et les matériaux organiques.
L'agent de couplage titanate et l'agent de couplage aluminate sont actuellement les modificateurs de nano-carbonate de calcium les plus couramment utilisés.
Polymères et inorganiques
Le polymère est un type de modificateur qui forme une couche d'adsorption physique ou chimique à la surface du carbonate de calcium par adsorption directionnelle et lui confère des caractéristiques de charge pour empêcher les particules de carbonate de calcium de s'agglomérer et de s'agglomérer pour améliorer la dispersion.
En tant que modificateur, les électrolytes inorganiques sont adsorbés à la surface du nanocarbonate de calcium, ce qui peut augmenter considérablement la valeur absolue du potentiel de surface du nanocarbonate de calcium. Dans le même temps, le degré de mouillage entre la surface du nanocarbonate de calcium et l'eau est également amélioré, ce qui empêche dans une certaine mesure la formation de nanocarbonate de calcium. agrégation dans l'eau.
Les modificateurs d'électrolytes inorganiques couramment utilisés comprennent l'aluminate de sodium, le silicate de sodium, l'alun, l'acide phosphorique condensé, etc.
Méthode de modification du nanocarbonate de calcium
Les méthodes actuelles utilisées pour la modification de surface du carbonate de calcium nanométrique comprennent principalement : la modification par réaction chimique locale, la modification de surface revêtement modification, modification par microémulsion, modification mécanique et modification de surface à haute énergie.
Modification d'une réaction chimique locale
La méthode de modification par réaction chimique locale atteint principalement l'objectif de modification grâce à la réaction chimique entre les groupes fonctionnels de surface du carbonate de calcium nanométrique et le modificateur. Elle est divisée en deux procédés : la méthode sèche et la méthode humide.
Modification à sec : La modification à sec consiste à ajouter du carbonate de nano-calcium dans un pétrin à grande vitesse, à le faire tourner et à le chauffer. Lorsqu'il est chauffé à une certaine température, ajoutez un modificateur de surface et effectuez une modification de pétrissage. La modification à sec adopte une méthode de mélange physique et le processus est relativement simple. Cependant, comme la taille des particules du nanocarbonate de calcium est très petite, entre 40 et 60 nm, il possède une grande surface spécifique et une grande électricité statique, et il est facile de se condenser en particules plus grosses. L'agglomération réduit le degré d'activation des particules de nanocarbonate de calcium et une mauvaise dispersion, de sorte que l'effet de modification n'est pas idéal.
Modification humide : la modification humide consiste à ajouter des modificateurs de surface à la suspension de nanocarbonate de calcium pour le traitement de surface au stade ultérieur de la carbonisation et à compléter la modification de surface dans certaines conditions de température et d'agitation. La modification humide est utilisée par les fabricants de carbonate de calcium et son déroulement de processus est le suivant :
Après modification humide du nanocarbonate de calcium, il doit être séché, dispersé et emballé. Pour la partie dispersion, trois types d’équipements sont préconisés comme disperseurs. Cela a un meilleur effet.
- Préparez une certaine masse de suspension de Ca(OH)2, ajoutez une quantité appropriée d'agent de contrôle de la forme cristalline dans des conditions de chauffage et d'agitation, puis introduisez un gaz mélangé de CO2 et de N2 pour carboniser et mesurez le taux de carbonisation par méthode de titrage ;
- Ajoutez une quantité appropriée de modificateur de surface à la suspension de carbonate de nano-calcium et remuez soigneusement pour que le modificateur de surface recouvre uniformément la surface du carbonate de nano-calcium ;
- Obtenez des particules de nanocarbonate de calcium modifiées par voie humide par filtration par aspiration, séchage, concassage et tamisage.
Méthode de modification du revêtement de surface
Il fait référence à une méthode de modification dans laquelle le modificateur de surface et la surface nanométrique du carbonate de calcium sont reliés uniquement par la force de Van der Waals ou par des méthodes physiques sans réaction chimique.
Ce procédé peut ajouter un tensioactif à la solution tout en préparant du carbonate de nano-calcium, atteignant ainsi l'objectif de préparation et de modification simultanées, car la présence de tensioactif confère au carbonate de calcium produit par ce procédé de bonnes propriétés de dispersion. améliorer.
Méthode de modification par microémulsion
La méthode de modification par microémulsion est également appelée modification par encapsulation. Cette méthode est modifiée en recouvrant la surface du nanocarbonate de calcium d'un film d'autres substances pour modifier les caractéristiques inhérentes de la surface des particules.
Bien que cette méthode soit similaire à la méthode de modification du revêtement de surface, le film déposé sur la surface du nanocarbonate de calcium après modification par cette méthode est plus uniforme que celui modifié par le revêtement de surface.
Méthodes de modification mécanochimique
La méthode de modification mécanochimique est une méthode de modification qui utilise une forte force mécanique pour activer délibérément la surface des particules, provoquant le déplacement du réseau moléculaire, modifiant sa structure physique et chimique et sa structure cristalline de surface, et améliorant la réactivité des particules avec des substances organiques ou inorganiques. .
Cette méthode de modification est très efficace pour les grosses particules de carbonate de calcium. Quant au carbonate de calcium à l'échelle nanométrique, en raison de sa petite taille de particules, la méthode de modification mécanochimique par concassage et broyage mécaniques ne peut plus exercer une excellente modification. Effets sexuels.
Tirer pleinement parti des nano-effets des nanoparticules, améliorer les propriétés de surface des nanoparticules, améliorer la dispersion et la compatibilité des nanoparticules dans la matrice et préparer des matériaux composites dotés d'excellentes performances élargiront les domaines d'application des matériaux.
Le nanocarbonate de calcium est un produit haut de gamme dans le domaine du carbonate de calcium. À mesure que la qualité du nanocarbonate de calcium de mon pays s'améliore, le coût continue de diminuer. Désormais, il peut non seulement remplacer les importations, mais également commencer à être exporté vers le marché international. Je crois que les perspectives du marché du nanocarbonate de calcium national deviendront de plus en plus prometteuses. .