Vanwege het oppervlakte-effect en de hydrofiele en oleofobe eigenschappen van nano-calciumcarbonaat, ongemodificeerd nano-calciumcarbonaat heeft tekortkomingen zoals dispersie, slechte affiniteit en gemakkelijke agglomeratie bij toepassing op organische polymeren, wat de kwaliteit van het product ernstig beïnvloedt. , wat leidt tot interfacedefecten tussen de twee materialen. Hoe hoger de vulhoeveelheid nano-calciumcarbonaat, hoe duidelijker deze tekortkomingen worden. Overmatige vulling kan zelfs de oorspronkelijke prestaties van het materiaal tenietdoen.
Daarom wordt nano-calciumcarbonaat over het algemeen niet direct gebruikt. Nano-calciumcarbonaatdeeltjes vormen na oppervlaktemodificatie meestal “zachte agglomeraties”, en deze “zachte agglomeratie” kan worden gedesintegreerd door mechanische afschuiving en ultrasone oscillatie, met slechts een kleine hantering tijdens het applicatieproces. Daarom is oppervlaktemodificatie van nanometer-calciumcarbonaat van groot belang.
Typen nano-calciumcarbonaatmodificatoren
De modificatieroute van nano-calciumcarbonaat maakt meestal gebruik van ent- en koppelingsreacties. Afhankelijk van de verschillen in structuur en kenmerken kunnen modificatoren worden onderverdeeld in oppervlakteactieve stoffen, koppelingsmiddelen, polymeren en anorganische stoffen.
Oppervlakteactieve stof
Momenteel omvatten de meest gebruikte oppervlakteactieve stoffen vetzuren, fosfaten en polymeerverbindingen.
De lange-keten alkylgroepstructuur aan één uiteinde van het vetzuurmodifiermolecuul is vergelijkbaar met die van polymeren. Volgens het principe van vergelijkbare beschrijving kunnen ze beter compatibel zijn met de polymeermatrix; polaire groepen zoals carboxylgroepen aan het andere uiteinde van het molecuul kunnen worden gebruikt in anorganische fysieke of chemisch Adsorptie vindt plaats op het oppervlak van materialen (zoals nano-calciumcarbonaat).
Fosfaatester reageert voornamelijk met fosfaationen en calciumionen om fosfaat te vormen, dat op het oppervlak van calciumcarbonaat is aangebracht.
Modificatie wordt uitgevoerd om de lipofiele en hydrofobe eigenschappen van het calciumcarbonaatoppervlak op nanometerbasis te verbeteren.
Polymeerverbindingen worden gemodificeerd door de deeltjesgrootte van nanodeeltjes om hun oppervlaktetoestand te veranderen. Polymeerverbindingen die sulfonzuurgroepen of carbonzuurgroepen bevatten, kunnen worden gebruikt als modificatoren, meestal ioniseerbare groepen.
Koppelingsmiddel
Het koppelingsmiddel wordt gemodificeerd door twee materialen met zeer verschillende eigenschappen, calciumcarbonaat en organismen, te combineren door respectievelijk chemische reacties of fysieke verstrengelingen met de functionele groepen op het oppervlak van calciumcarbonaat. Via de moleculaire brug op het oppervlak van nanometer calciumcarbonaat wordt het koppelmiddel gemodificeerd. , waardoor de compatibiliteit tussen nanometercalciumcarbonaat en organische materialen wordt verbeterd.
Titanaat-koppelingsmiddel en aluminaat-koppelingsmiddel zijn momenteel de meest gebruikte koppelingsmiddel-nano-calciumcarbonaatmodificatoren.
Polymeren en anorganische stoffen
Polymeer is een soort modificator die door gerichte adsorptie een fysische of chemische adsorptielaag op het oppervlak van calciumcarbonaat vormt en deze ladingseigenschappen geeft om te voorkomen dat calciumcarbonaatdeeltjes agglomereren en agglomereren om de dispersie te verbeteren.
Als modificator worden anorganische elektrolyten geadsorbeerd op het oppervlak van nanocalciumcarbonaat, wat de absolute waarde van het oppervlaktepotentieel van nanocalciumcarbonaat aanzienlijk kan verhogen. Tegelijkertijd wordt ook de mate van bevochtiging tussen het oppervlak van nanocalciumcarbonaat en water verbeterd, waardoor de vorming van nanocalciumcarbonaat tot op zekere hoogte wordt voorkomen. aggregatie in water.
Veelgebruikte anorganische elektrolytmodificatoren omvatten natriumaluminaat, natriumsilicaat, aluin, gecondenseerd fosforzuur, enz.
Nano-calciumcarbonaatmodificatiemethode
De huidige methoden die worden gebruikt voor oppervlaktemodificatie van nanometer calciumcarbonaat omvatten voornamelijk: lokale chemische reactiemodificatie, oppervlaktemodificatie, bekleding modificatie, micro-emulsie modificatie, mechanische modificatie en hoogenergetische oppervlaktemodificatie.
Lokale chemische reactiemodificatie
De lokale chemische reactiemodificatiemethode bereikt het modificatiedoel voornamelijk door de chemische reactie tussen de oppervlaktefunctionele groepen van nanometer calciumcarbonaat en de modificator. Het is verdeeld in twee processen: droge methode en natte methode.
Droge modificatie: Droge modificatie is het toevoegen van nanocalciumcarbonaat aan een snelle kneder, roteren en verwarmen. Wanneer het tot een bepaalde temperatuur wordt verwarmd, voegt u een oppervlaktemodificator toe en voert u een kneedmodificatie uit. Bij droge modificatie wordt gebruik gemaakt van een fysieke mengmethode, en het proces is relatief eenvoudig. Omdat de deeltjesgrootte van nanocalciumcarbonaat echter erg klein is, tussen 40 en 60 nm, heeft het een groot specifiek oppervlak en statische elektriciteit, en is het gemakkelijk te condenseren tot grotere deeltjes. Agglomeratie vermindert de activeringsgraad van nanocalciumcarbonaatdeeltjes en slechte dispersie, dus het modificatie-effect is niet ideaal.
Natte modificatie: Natte modificatie is het toevoegen van oppervlaktemodificatoren aan nano-calciumcarbonaatsuspensie voor oppervlaktebehandeling in de latere fase van de carbonisatie, en volledige oppervlaktemodificatie onder bepaalde temperatuur- en roeromstandigheden. Natte modificatie wordt gebruikt door fabrikanten van calciumcarbonaat en de processtroom is:
Na natte modificatie van nano-calciumcarbonaat moet het worden gedroogd, gedispergeerd en verpakt. Voor het dispergerende deel worden drie soorten apparatuur aanbevolen als dispergeermiddelen. Het heeft een beter effect.
- Bereid een bepaalde massa Ca(OH)2-suspensie, voeg een geschikte hoeveelheid kristalvormcontrolemiddel toe onder verwarmings- en roeromstandigheden, en introduceer vervolgens een gemengd gas van CO2 en N2 om te carboniseren, en meet de carbonisatiesnelheid met behulp van de titratiemethode;
- Voeg een geschikte hoeveelheid oppervlaktemodificator toe aan de nano-calciumcarbonaatsuspensie en roer grondig om ervoor te zorgen dat de oppervlaktemodificator het oppervlak van nano-calciumcarbonaat gelijkmatig bedekt;
- Verkrijg nat-gemodificeerde nano-calciumcarbonaatdeeltjes door middel van zuigfiltratie, drogen, pletten en zeven.
Methode voor het modificeren van oppervlaktecoatings
Het verwijst naar een modificatiemethode waarbij de oppervlaktemodificator en het nanometercalciumcarbonaatoppervlak alleen met elkaar verbonden zijn door van der Waals-kracht of fysieke methoden zonder chemische reactie.
Met deze methode kan oppervlakteactieve stof aan de oplossing worden toegevoegd terwijl nanocalciumcarbonaat wordt bereid, waardoor het doel van gelijktijdige bereiding en modificatie wordt bereikt, omdat de aanwezigheid van oppervlakteactieve stof ervoor zorgt dat het met deze methode geproduceerde calciumcarbonaat goede dispersie-eigenschappen heeft. verbeteren.
Modificatiemethode voor micro-emulsie
De micro-emulsiemodificatiemethode wordt ook wel inkapselingsmodificatie genoemd. Deze methode wordt aangepast door het oppervlak van nanocalciumcarbonaat te bedekken met een film van andere stoffen om de inherente kenmerken van het deeltjesoppervlak te veranderen.
Hoewel deze methode vergelijkbaar is met de modificatiemethode voor oppervlaktecoating, is de film die op het oppervlak van nanocalciumcarbonaat is aangebracht na modificatie met deze methode uniformer dan de film die is gemodificeerd door oppervlaktecoating.
Mechanochemische modificatiemethoden
Mechanochemische modificatiemethode is een modificatiemethode die sterke mechanische kracht gebruikt om doelbewust het deeltjesoppervlak te activeren, waardoor het moleculaire rooster verschuift, de fysische en chemische structuur en oppervlaktekristalstructuur verandert en de reactiviteit van deeltjes met organische of anorganische stoffen verbetert. .
Deze modificatiemethode is zeer effectief voor grote deeltjes calciumcarbonaat. Wat calciumcarbonaat op nanoschaal betreft, kan de mechanochemische modificatiemethode door middel van mechanisch breken en malen, vanwege de kleine deeltjesgrootte, niet langer een uitstekende modificatie uitoefenen. Seksuele effecten.
Door de nano-effecten van nanodeeltjes ten volle te benutten, de oppervlakte-eigenschappen van nanodeeltjes te verbeteren, de dispersie en compatibiliteit van nanodeeltjes in de matrix te verbeteren en composietmaterialen met uitstekende prestaties te bereiden, zullen de toepassingsgebieden van materialen worden verbreed.
Nano calciumcarbonaat is een high-end product op het gebied van calciumcarbonaat. Naarmate de kwaliteit van het nano-calciumcarbonaat in mijn land verbetert, blijven de kosten dalen. Nu kan het niet alleen de import vervangen, maar ook beginnen te exporteren naar de internationale markt. Ik geloof dat de marktvooruitzichten van binnenlands nano-calciumcarbonaat steeds veelbelovender zullen worden. .