Grazie all'effetto superficiale e alle proprietà idrofile e oleofobiche dei nano-carbonato di calcio, il nano-carbonato di calcio non modificato presenta carenze quali dispersione, scarsa affinità e facile agglomerazione quando applicato a polimeri organici, che compromettono seriamente la qualità del prodotto, causando difetti di interfaccia tra i due materiali e maggiore è la quantità di riempimento del nano-carbonato di calcio, più evidenti diventano queste carenze e un riempimento eccessivo può persino distruggere le prestazioni originali del materiale.
Pertanto, il carbonato di calcio nanometrico non viene generalmente utilizzato direttamente. Le particelle di carbonato di calcio nanometrico dopo la modifica della superficie solitamente formano "agglomerati morbidi", e questo "agglomerato morbido" può essere disintegrato tramite taglio meccanico e oscillazione ultrasonica, con solo un po' di manipolazione durante il processo di applicazione. Pertanto, la modifica della superficie del carbonato di calcio nanometrico è di grande importanza.
Tipi di modificatori di carbonato di calcio nano
Il percorso di modifica del nano carbonato di calcio solitamente adotta reazioni di innesto e accoppiamento. In base alle differenze di struttura e caratteristiche, i modificatori possono essere suddivisi in tensioattivi, agenti di accoppiamento, polimeri e sostanze inorganiche.
Tensioattivo
Attualmente, i tensioattivi più comunemente utilizzati includono acidi grassi, fosfati e composti polimerici.
La struttura del gruppo alchilico a catena lunga a un'estremità della molecola del modificatore dell'acido grasso è simile a quella dei polimeri. Secondo il principio di descrizione simile, possono essere meglio compatibili con la matrice polimerica; gruppi polari come i gruppi carbossilici all'altra estremità della molecola possono essere utilizzati in reazioni fisiche o chimico l'adsorbimento avviene sulla superficie dei materiali (come il nano-carbonato di calcio).
L'estere fosfatico reagisce principalmente con gli ioni fosfato e gli ioni calcio per formare fosfato, che si deposita sulla superficie del carbonato di calcio.
La modifica viene effettuata per migliorare le proprietà lipofile e idrofobiche della superficie nanometrica del carbonato di calcio.
I composti polimerici vengono modificati controllando l' dimensione delle particelle di nanoparticelle per modificare il loro stato superficiale. I composti polimerici contenenti gruppi di acido solfonico o gruppi di acido carbossilico possono essere utilizzati come modificatori, per lo più gruppi ionizzabili.
Agente di accoppiamento
L'agente di accoppiamento viene modificato combinando due materiali con proprietà molto diverse, carbonato di calcio e organismi, tramite reazioni chimiche o intrecci fisici con i gruppi funzionali sulla superficie del carbonato di calcio rispettivamente. Tramite il ponte molecolare sulla superficie del carbonato di calcio nanometrico, l'agente di accoppiamento viene modificato, migliorando la compatibilità tra carbonato di calcio nanometrico e materiali organici.
L'agente di accoppiamento titanato e l'agente di accoppiamento alluminato sono attualmente i modificatori nano-carbonato di calcio più comunemente utilizzati.
Polimeri e inorganici
Il polimero è un tipo di modificatore che forma uno strato di adsorbimento fisico o chimico sulla superficie del carbonato di calcio mediante adsorbimento direzionale e gli conferisce caratteristiche di carica per impedire alle particelle di carbonato di calcio di agglomerarsi e di agglomerarsi per migliorare la dispersione.
Come modificatore, gli elettroliti inorganici vengono adsorbiti sulla superficie del nano-carbonato di calcio, il che può aumentare significativamente il valore assoluto del potenziale di superficie del nano-carbonato di calcio. Allo stesso tempo, viene anche migliorato il grado di bagnatura tra la superficie del nano-carbonato di calcio e l'acqua, il che impedisce in una certa misura la formazione di aggregazione del nano-carbonato di calcio in acqua.
Tra i modificatori elettrolitici inorganici più comunemente utilizzati figurano l'alluminato di sodio, il silicato di sodio, l'allume, l'acido fosforico condensato, ecc.
Metodo di modifica del carbonato di calcio nano
Gli attuali metodi utilizzati per la modifica della superficie del carbonato di calcio nanometrico includono principalmente: modifica della reazione chimica locale, superficie rivestimento modifica, modifica della microemulsione, modifica meccanica e modifica della superficie ad alta energia.
Modifica della reazione chimica locale
Il metodo di modifica della reazione chimica locale raggiunge principalmente lo scopo della modifica attraverso la reazione chimica tra i gruppi funzionali superficiali del carbonato di calcio nanometrico e il modificatore. È diviso in due processi: metodo a secco e metodo a umido.
Modifica a secco: la modifica a secco consiste nell'aggiungere nano-carbonato di calcio in un impastatore ad alta velocità, ruotarlo e riscaldarlo. Quando viene riscaldato a una certa temperatura, aggiungere un modificatore di superficie ed eseguire la modifica dell'impasto. La modifica a secco adotta il metodo di miscelazione fisica e il processo è relativamente semplice. Tuttavia, poiché la dimensione delle particelle di nano-carbonato di calcio è molto piccola, tra 40-60 nm, ha un'ampia superficie specifica ed elettricità statica ed è facile da condensare in particelle più grandi. L'agglomerazione riduce il grado di attivazione delle particelle di nano-carbonato di calcio e la scarsa dispersione, quindi l'effetto di modifica non è ideale.
Modifica a umido: la modifica a umido consiste nell'aggiungere modificatori di superficie alla sospensione di nano-carbonato di calcio per il trattamento superficiale nella fase successiva della carbonizzazione e completare la modifica superficiale a determinate temperature e condizioni di agitazione. La modifica a umido è utilizzata dai produttori di carbonato di calcio e il suo flusso di processo è:
Dopo la modifica a umido del carbonato di calcio nano, è necessario asciugarlo, disperderlo e confezionarlo. Per la parte di dispersione, si raccomandano tre tipi di apparecchiature come dispersori. Ha un effetto migliore.
- Preparare una certa massa di sospensione di Ca(OH)2, aggiungere una quantità appropriata di agente di controllo della forma cristallina in condizioni di riscaldamento e agitazione, quindi introdurre un gas misto di CO2 e N2 per carbonizzare e misurare la velocità di carbonizzazione mediante il metodo di titolazione;
- Aggiungere una quantità adeguata di modificatore di superficie alla sospensione di nano-carbonato di calcio e mescolare accuratamente per fare in modo che il modificatore di superficie ricopra uniformemente la superficie del nano-carbonato di calcio;
- Ottenere particelle di carbonato di calcio nano modificato a umido tramite filtrazione per aspirazione, essiccazione, frantumazione e setacciatura.
Metodo di modifica del rivestimento superficiale
Si riferisce a un metodo di modifica in cui il modificatore di superficie e la superficie nanometrica del carbonato di calcio sono collegati solo dalla forza di van der Waals o da metodi fisici senza reazione chimica.
Questo metodo consente di aggiungere tensioattivo alla soluzione durante la preparazione del nano-carbonato di calcio, ottenendo così lo scopo di una preparazione e modifica simultanee, poiché la presenza di tensioattivo fa sì che il carbonato di calcio prodotto con questo metodo abbia buone proprietà di dispersione.
Metodo di modifica della microemulsione
Il metodo di modifica della microemulsione è anche chiamato modifica dell'incapsulamento. Questo metodo viene modificato rivestendo la superficie del nano-carbonato di calcio con una pellicola di altre sostanze per modificare le caratteristiche intrinseche della superficie delle particelle.
Sebbene questo metodo sia simile al metodo di modifica del rivestimento superficiale, la pellicola rivestita sulla superficie del nano-carbonato di calcio dopo la modifica con questo metodo è più uniforme di quella modificata tramite rivestimento superficiale.
Metodi di modifica meccanochimica
Il metodo di modifica meccanochimica è un metodo di modifica che utilizza una forte forza meccanica per attivare intenzionalmente la superficie delle particelle, provocando lo spostamento del reticolo molecolare, modificandone la struttura fisica e chimica e la struttura cristallina superficiale e migliorando la reattività delle particelle con sostanze organiche o inorganiche.
Questo metodo di modifica è molto efficace per le particelle grandi di carbonato di calcio. Per quanto riguarda il carbonato di calcio su scala nanometrica, a causa delle sue piccole dimensioni delle particelle, il metodo di modifica meccanochimica tramite frantumazione e macinazione meccanica non può più esercitare una modifica eccellente. Effetti sessuali.
Sfruttando appieno gli effetti nano delle nanoparticelle, migliorando le proprietà superficiali delle nanoparticelle, migliorando la dispersione e la compatibilità delle nanoparticelle nella matrice e preparando materiali compositi con prestazioni eccellenti, si amplieranno i campi di applicazione dei materiali.
Il nano carbonato di calcio è un prodotto di fascia alta nel campo del carbonato di calcio. Man mano che la qualità del nano carbonato di calcio del mio paese migliora, il costo continua a diminuire. Ora non solo può sostituire le importazioni, ma può anche iniziare a essere esportato sul mercato internazionale. Credo che le prospettive di mercato del nano carbonato di calcio nazionale diventeranno sempre più promettenti. .