納米碳酸鈣4大類(lèi)改性工藝及特點(diǎn)

與普通碳酸鈣相比，納米碳酸鈣有著特殊的晶體結(jié)構(gòu)、表面電子結(jié)構(gòu)，且具有優(yōu)異的量子尺寸效應(yīng)及表面效應(yīng)，在化工、催化、光學(xué)、磁性、電學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但納米碳酸鈣易團(tuán)聚，表面親水疏油，限制了其在有機(jī)體中的應(yīng)用，因此通過(guò)表面改性可以在納米碳酸鈣表面修飾或嫁接有機(jī)官能團(tuán)，降低表面能，改善其在有機(jī)體中的分散性能。

納米碳酸鈣改性工藝可分為4種，分別是干法改性、濕法改性、原位改性和復(fù)合改性工藝。改性工藝對(duì)改性效果有著巨大的影響，因此針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，采用適合的改性工藝十分重要。

1、干法改性

干法改性是指在干燥的環(huán)境下，密閉設(shè)備中高速旋轉(zhuǎn)葉槳將團(tuán)聚的納米碳酸鈣打散，同時(shí)滴加改性劑，借助機(jī)械作用力使改性劑包覆在納米碳酸鈣表面。

該工藝簡(jiǎn)單高效，無(wú)污染物釋放和廢液產(chǎn)出，適合規(guī)模化改性，在工業(yè)界廣泛應(yīng)用。但是這種方法改性后的產(chǎn)品往往不能均勻和完全包覆涂層，易出現(xiàn)部分包覆現(xiàn)象。

2、濕法改性

濕法改性是將納米碳酸鈣懸浮液在攪拌的條件下加入一定量改性劑，控制攪拌速度、溫度和時(shí)間，然后過(guò)濾、烘干、分散得到改性納米碳酸鈣。

該工藝的改性效果好，但是投資相對(duì)大，需要對(duì)廢液進(jìn)行處理，因此一般企業(yè)不愿意接受，難以規(guī)?；赝茝V應(yīng)用。

3、原位改性

原位改性是將納米碳酸鈣制備及其表面改性兩個(gè)步驟在原位同步完成，直接向合成納米碳酸鈣的反應(yīng)體系中加入改性劑，使納米碳酸鈣剛生成時(shí)就被改性劑包覆，有效地抑制了碳酸鈣的生長(zhǎng)和團(tuán)聚，使碳酸鈣具有良好的分散性。此外，通過(guò)使用不同改性劑或?qū)に嚄l件加以控制，所制備的納米碳酸鈣的晶型晶貌以及粒徑大小均有所不同。

該工藝代表納米碳酸鈣改性發(fā)展的新趨勢(shì)，但是當(dāng)前處于基礎(chǔ)研究階段，距離投產(chǎn)還需時(shí)日。

4、復(fù)合改性

當(dāng)前復(fù)合改性成為該領(lǐng)域最新嘗試，具體方法是將常用改性工藝復(fù)合使用以達(dá)到協(xié)同增效作用，研究證明復(fù)合改性效果很好。顏干才等先用硬脂酸鈉對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行濕法改性，之后又增加一道干法改性工藝，然后填充到硅酮密封膠中，發(fā)現(xiàn)復(fù)合改性得到的樣品能更有效提高密封膠的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和浸水粘結(jié)性能。

另外，也有研究表明，可以通過(guò)機(jī)械化學(xué)法、溶膠-凝膠法、疏水聚合法等方法將TiO2包覆在碳酸鈣顆粒表面，均表現(xiàn)出良好的遮蓋力，被廣泛應(yīng)用于涂料中。但是除了疏水聚合法，其他方法制備的CaCO3/TiO2復(fù)合材料的表面都具有親水性，且采用疏水聚合法制備的CaCO3/TiO2復(fù)合材料與顏料中有機(jī)體相容性差，所以通常要對(duì)CaCO3/TiO2復(fù)合材料進(jìn)行有機(jī)改性，使其具有疏水性并且提高與有機(jī)體的相容性。

納米碳酸鈣的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，改性方法也層出不窮。單一改性已經(jīng)逐漸不能滿足應(yīng)用的高要求。近些年的研究表明，復(fù)合改性具有更優(yōu)異的改性效果，有望成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

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