Do hiệu ứng bề mặt và đặc tính ưa nước và kỵ dầu của nano-canxi cacbonat, nano canxi cacbonat chưa biến tính có những nhược điểm như phân tán, ái lực kém và dễ kết tụ khi áp dụng cho polyme hữu cơ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm. , dẫn đến khuyết tật giao diện giữa hai vật liệu và lượng nano canxi cacbonat pha trộn càng cao thì những nhược điểm này càng rõ ràng và việc pha trộn quá mức thậm chí có thể phá hủy hiệu suất ban đầu của vật liệu.
Vì vậy, nano canxi cacbonat thường không được sử dụng trực tiếp. Các hạt nano-canxi cacbonat sau khi biến đổi bề mặt thường hình thành “sự kết tụ mềm” và “sự kết tụ mềm” này có thể bị phân hủy thông qua lực cắt cơ học và dao động siêu âm mà chỉ cần xử lý một chút trong quá trình ứng dụng. Do đó, việc biến đổi bề mặt của canxi cacbonat nanomet có ý nghĩa rất lớn.
Các loại chất biến tính nano canxi cacbonat
Lộ trình biến đổi của nano canxi cacbonat thường áp dụng các phản ứng ghép và ghép. Theo sự khác biệt về cấu trúc và đặc điểm, chất biến tính có thể được chia thành chất hoạt động bề mặt, chất liên kết, polyme và các chất vô cơ.
chất hoạt động bề mặt
Hiện nay, các chất hoạt động bề mặt được sử dụng phổ biến nhất bao gồm axit béo, phốt phát và các hợp chất polymer.
Cấu trúc nhóm alkyl chuỗi dài ở một đầu của phân tử chất điều chỉnh axit béo tương tự như cấu trúc của polyme. Theo nguyên lý mô tả tương tự, chúng có thể tương thích tốt hơn với ma trận polyme; các nhóm phân cực như nhóm cacboxyl ở đầu kia của phân tử có thể được sử dụng trong Vật lý vô cơ hoặc hóa chất sự hấp phụ xảy ra trên bề mặt vật liệu (như nano canxi cacbonat).
Este photphat chủ yếu phản ứng với các ion photphat và ion canxi để tạo thành photphat, được phủ lên bề mặt canxi cacbonat.
Việc sửa đổi được thực hiện để cải thiện tính chất ưa mỡ và kỵ nước của bề mặt canxi cacbonat nanomet.
Hợp chất polyme được biến đổi bằng cách kiểm soát kích thước hạt của các hạt nano để thay đổi trạng thái bề mặt của chúng. Các hợp chất polyme chứa nhóm axit sunfonic hoặc nhóm axit cacboxylic có thể được sử dụng làm chất điều chỉnh, chủ yếu là các nhóm có thể ion hóa.
Chất gắn kết
Tác nhân liên kết được biến đổi bằng cách kết hợp hai vật liệu có tính chất rất khác nhau là canxi cacbonat và sinh vật, thông qua các phản ứng hóa học hoặc liên kết vật lý với các nhóm chức năng trên bề mặt canxi cacbonat tương ứng. Thông qua cầu phân tử trên bề mặt canxi cacbonat nanomet, tác nhân liên kết được biến đổi. , cải thiện khả năng tương thích giữa canxi cacbonat nanomet và vật liệu hữu cơ.
Tác nhân liên kết titanate và tác nhân liên kết aluminate hiện là những chất điều chế liên kết nano-canxi cacbonat được sử dụng phổ biến nhất.
Polyme và chất vô cơ
Polymer là một loại chất biến tính tạo thành lớp hấp phụ vật lý hoặc hóa học trên bề mặt canxi cacbonat thông qua hấp phụ định hướng và mang lại cho nó các đặc tính tích điện để ngăn các hạt canxi cacbonat kết tụ và kết tụ để cải thiện sự phân tán.
Là một chất biến tính, các chất điện phân vô cơ được hấp phụ trên bề mặt nano-canxi cacbonat, điều này có thể làm tăng đáng kể giá trị tuyệt đối của thế năng bề mặt của nano-canxi cacbonat. Đồng thời, mức độ làm ướt giữa bề mặt nano-canxi cacbonat và nước cũng được tăng cường, điều này ở một mức độ nhất định ngăn cản sự hình thành của nano-canxi cacbonat. sự kết tụ trong nước.
Các chất điều chỉnh điện giải vô cơ thường được sử dụng bao gồm natri aluminate, natri silicat, phèn, axit photphoric ngưng tụ, v.v.
Phương pháp biến đổi nano canxi cacbonat
Các phương pháp hiện tại được sử dụng để biến tính bề mặt canxi cacbonat nanomet chủ yếu bao gồm: biến tính phản ứng hóa học cục bộ, bề mặt lớp phủ biến đổi, biến đổi nhũ tương vi mô, biến đổi cơ học và biến đổi bề mặt năng lượng cao.
Sửa đổi phản ứng hóa học cục bộ
Phương pháp biến đổi phản ứng hóa học cục bộ chủ yếu đạt được mục đích biến đổi thông qua phản ứng hóa học giữa các nhóm chức bề mặt của canxi cacbonat nanomet và chất biến tính. Nó được chia thành hai quy trình: phương pháp khô và phương pháp ướt.
Biến đổi khô: Biến đổi khô là thêm nano-canxi cacbonat vào máy nhào trộn tốc độ cao, xoay và đun nóng. Khi nó được làm nóng đến một nhiệt độ nhất định, thêm chất điều chỉnh bề mặt và thực hiện điều chỉnh nhào. Sửa đổi khô áp dụng phương pháp trộn vật lý và quá trình này tương đối đơn giản. Tuy nhiên, do kích thước hạt của nano-canxi cacbonat rất nhỏ, trong khoảng 40-60nm, nó có diện tích bề mặt riêng và tĩnh điện lớn, dễ ngưng tụ thành các hạt lớn hơn. Sự kết tụ làm giảm mức độ hoạt hóa của các hạt nano-canxi cacbonat và độ phân tán kém, do đó hiệu quả biến đổi không lý tưởng.
Biến đổi ướt: Biến đổi ướt là thêm chất biến tính bề mặt vào huyền phù nano-canxi cacbonat để xử lý bề mặt ở giai đoạn cacbon hóa sau và biến đổi bề mặt hoàn toàn trong điều kiện nhiệt độ và khuấy nhất định. Sửa đổi ướt được sử dụng bởi các nhà sản xuất canxi cacbonat và quy trình của nó là:
Sau khi biến đổi ướt nano canxi cacbonat, nó cần được sấy khô, phân tán và đóng gói. Đối với bộ phận phân tán, ba loại thiết bị được khuyên dùng làm bộ phân tán. Nó có tác dụng tốt hơn.
- Chuẩn bị một khối lượng huyền phù Ca(OH)2 nhất định, thêm một lượng chất kiểm soát dạng tinh thể thích hợp trong điều kiện đun nóng và khuấy, sau đó đưa khí hỗn hợp CO2 và N2 vào cacbon hóa và đo tốc độ cacbon hóa bằng phương pháp chuẩn độ;
- Thêm một lượng chất biến tính bề mặt thích hợp vào huyền phù nano-canxi cacbonat và khuấy kỹ để làm cho chất biến tính bề mặt phủ đều lên bề mặt nano-canxi cacbonat;
- Thu được các hạt nano-canxi cacbonat biến tính ướt thông qua quá trình lọc hút, sấy khô, nghiền và sàng.
Phương pháp sửa đổi lớp phủ bề mặt
Nó đề cập đến một phương pháp sửa đổi trong đó chất điều chỉnh bề mặt và bề mặt canxi cacbonat nanomet chỉ được kết nối bằng lực van der Waals hoặc phương pháp vật lý mà không có phản ứng hóa học.
Phương pháp này có thể thêm chất hoạt động bề mặt vào dung dịch trong khi điều chế nano-canxi cacbonat, đạt được mục đích điều chế và biến tính đồng thời, vì sự có mặt của chất hoạt động bề mặt làm cho canxi cacbonat tạo ra bằng phương pháp này có đặc tính phân tán tốt. cải thiện.
Phương pháp biến đổi vi nhũ tương
Phương pháp sửa đổi vi nhũ tương còn được gọi là sửa đổi đóng gói. Phương pháp này được cải tiến bằng cách phủ lên bề mặt nano-canxi cacbonat một lớp màng chất khác để thay đổi đặc tính vốn có của bề mặt hạt.
Mặc dù phương pháp này tương tự như phương pháp biến tính lớp phủ bề mặt, nhưng màng phủ trên bề mặt nano-canxi cacbonat sau khi biến tính bằng phương pháp này sẽ đồng đều hơn so với màng biến tính bằng lớp phủ bề mặt.
Phương pháp biến đổi cơ hóa
Phương pháp biến đổi cơ hóa là phương pháp biến đổi sử dụng lực cơ học mạnh để kích hoạt có chủ đích bề mặt hạt, làm cho mạng phân tử dịch chuyển, thay đổi cấu trúc vật lý và hóa học cũng như cấu trúc tinh thể bề mặt và cải thiện khả năng phản ứng của hạt với các chất hữu cơ hoặc vô cơ. .
Phương pháp biến đổi này rất hiệu quả đối với các hạt canxi cacbonat lớn. Đối với canxi cacbonat có kích thước nano, do kích thước hạt nhỏ nên phương pháp biến đổi cơ hóa thông qua nghiền và nghiền cơ học không còn có thể tạo ra sự biến đổi xuất sắc. Hiệu ứng tình dục.
Phát huy tối đa tác dụng nano của hạt nano, cải thiện tính chất bề mặt của hạt nano, cải thiện độ phân tán và khả năng tương thích của hạt nano trong ma trận và chuẩn bị vật liệu composite với hiệu suất tuyệt vời sẽ mở rộng lĩnh vực ứng dụng của vật liệu.
Nano canxi cacbonat là sản phẩm cao cấp trong lĩnh vực canxi cacbonat. Khi chất lượng nano canxi cacbonat của nước tôi được cải thiện, chi phí tiếp tục giảm. Giờ đây nó không chỉ có thể thay thế hàng nhập khẩu mà còn bắt đầu được xuất khẩu sang thị trường quốc tế. Tôi tin rằng triển vọng thị trường canxi cacbonat nano trong nước sẽ ngày càng hứa hẹn hơn. .