第五讲:纳米碳酸钙的制备及其应用资料
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纳米碳酸钙超重力法纳米碳酸钙的超重力法是一种制备技术,通过利用高速离心力和超重力环境,实现物质组分的分离和纯化。
在这种技术中,含有碳酸钙前体物的水溶液在远超于地球重力场的条件下进行离心分离操作,形成具有纳米级别粒径的碳酸钙。
这种制备方法具有较好的分散性和表面活性,且能保证所有晶核具有相同的生长时间,使产物浓度空间均匀分布,满足较高的产物过饱和度。
在橡胶工业中,纳米碳酸钙作为一种重要的填充剂,具有广泛的应用。
它可以提高橡胶的力学性能、热稳定性和阻隔性,改善橡胶制品的加工流动性和耐老化性。
此外,纳米碳酸钙在塑料、涂料、油墨等高分子材料中也有广泛应用,可以提高材料的力学性能、耐热性、阻隔性、透明性和加工流动性等。
超重力法制备纳米碳酸钙的优点:超重力法制备纳米碳酸钙具有许多优点。
首先,该方法可以在常温常压下进行,避免了高温高压对设备的高要求,降低了生产成本。
其次,超重力法可以快速地完成碳酸钙的成核和生长过程,缩短了生产周期。
此外,超重力法可以获得高纯度的纳米碳酸钙,减少了后续处理和提纯的步骤。
最重要的是,超重力法可以精确控制纳米碳酸钙的粒径和形貌,使其满足不同应用领域的需求。
超重力法制备纳米碳酸钙的应用前景随着科技的不断发展,纳米碳酸钙的应用领域也在不断扩展。
在橡胶工业中,随着绿色轮胎的发展,对纳米碳酸钙的需求量不断增加。
在塑料行业中,随着人们对环保意识的提高,使用可降解的塑料制品已成为趋势,这需要大量的纳米碳酸钙作为增韧剂和增强剂。
此外,纳米碳酸钙在涂料、油墨、化妆品等领域也有广泛的应用前景。
超重力法制备纳米碳酸钙具有良好的应用前景。
首先,超重力法可以制备出高纯度、高分散性的纳米碳酸钙,满足不同领域对材料性能的要求。
其次,超重力法可以精确控制纳米碳酸钙的粒径和形貌,使其在应用中发挥最佳性能。
此外,超重力法具有高效、环保、低成本的优点,有利于推动纳米碳酸钙的广泛应用。
结论超重力法制备纳米碳酸钙是一种高效、环保、低成本的方法,具有良好的应用前景。
纳米碳酸钙的生产应用及市场前景纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体材料。
与普通碳酸钙相比,由于其物理性能有较大的改善,使之在众多应用领域中可起到增强、增韧作用,从而改善产品的使用性和外观性,可以部分取代如白炭黑等昂贵的原材料,使产品成本下降,质量大幅度提高。
因此,纳米碳酸钙一出现,就表现出广泛的适用性和较为旺盛的市场需求,在涂料、塑料、橡胶、胶粘剂、造纸、油墨、油漆、化妆品以及医药等领域具有广泛的用途。
1 纳米碳酸钙的特点及用途纳米碳酸钙是指其粒度在0.01—0.1 μm之间的碳酸钙产品。
从晶形上可分为纺锤形、立方形、针形、球形等。
其与普通轻质和普通重质碳酸钙相比具有以下特点:粒子细,平均粒径为40nm,是普通轻质碳酸钙粒径的十分之一;比表面积大,比普通轻质碳酸钙大近8倍;粒子晶形为立方体状,部分连接成链状,具有类结构性,与纺锤状的轻质碳酸钙和无规则状的重质碳酸钙不同;表面经过活化处理,活化率较高,具有不同的功能和作用;白度较高,适宜作浅色制品,pH值呈弱碱性。
由于纳米碳酸钙独特的性能,使得其作为一种优质填料和白色颜料,广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨以及医药等许多行业中。
111 油墨纳米碳酸钙作为树脂性油墨中的填料,除起到一般油墨填料的作用外,与传统油墨填料相比,还具有稳定性好,光泽度高,不影响印刷油墨的干燥性能,适应性强等优点,可替代价格较高的胶质钙,以提高油墨的光泽度和亮度。
用于高档油墨,可以提高油墨的附着力,减小油墨对机械的磨损,适于高速印刷。
纳米碳酸钙在油墨中使用时,一般要经过活化处理,晶型为球形或立方形。
1.2 涂料纳米级碳酸钙具有空间位阻效应,在制漆中能使配方中密度较大立德粉悬浮,起防沉降作用。
制漆后,漆膜白度增加,光泽度高,而遮盖力却不降低,这一性能使其在涂料工业被大量推广应用。
纳米碳酸钙作为填料使用,在漆膜中起骨架和对底材(钢材,木材)的填平作用,使底层漆膜沉积性和渗透性增强。
混凝土中掺入纳米碳酸钙的原理及应用一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料,其主要成分是水泥、砂子、石子和水。
然而,传统的混凝土存在一些问题,比如强度不够、易开裂、易受渗透和化学侵蚀等。
为了解决这些问题,人们开始将纳米材料引入混凝土中,其中纳米碳酸钙是一种常用的材料。
本文将详细介绍混凝土中掺入纳米碳酸钙的原理及应用。
二、纳米碳酸钙的概述纳米碳酸钙是一种重要的纳米材料,其晶体结构和普通碳酸钙相同,但其粒径小于100纳米。
由于其表面积大、界面效应强、化学反应活性高等特点,纳米碳酸钙被广泛应用于材料科学、生物医学、环境保护等领域。
三、混凝土中掺入纳米碳酸钙的原理混凝土中掺入纳米碳酸钙的主要原理是通过纳米碳酸钙的作用,改善混凝土的力学性能、耐久性能和微观结构。
具体来说,纳米碳酸钙可以在混凝土中形成钙硅石凝胶,填补混凝土中的孔隙,并与水泥反应生成水化产物,从而提高混凝土的强度和稳定性。
此外,纳米碳酸钙还可以吸附混凝土中的游离氢离子,减少混凝土的碱骨架溶解,从而提高混凝土的耐久性。
纳米碳酸钙还可以通过填补混凝土的孔隙,减少混凝土中的水分渗透,从而提高混凝土的耐水性和耐久性。
四、混凝土中掺入纳米碳酸钙的应用1.提高混凝土的强度纳米碳酸钙可以在混凝土中形成钙硅石凝胶,填补混凝土中的孔隙,并与水泥反应生成水化产物,从而提高混凝土的强度和稳定性。
掺入适量的纳米碳酸钙可以提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度。
2.提高混凝土的耐久性纳米碳酸钙可以吸附混凝土中的游离氢离子,减少混凝土的碱骨架溶解,从而提高混凝土的耐久性。
掺入适量的纳米碳酸钙可以提高混凝土的抗渗透性、抗冻融性和耐化学侵蚀性。
3.提高混凝土的微观结构纳米碳酸钙可以填补混凝土的孔隙,减少混凝土中的水分渗透,从而提高混凝土的耐水性和耐久性。
此外,纳米碳酸钙还可以改善混凝土的微观结构,使混凝土中的颗粒更加紧密排列,从而提高混凝土的密实度和稳定性。
五、纳米碳酸钙的制备方法目前,纳米碳酸钙的制备方法主要有物理方法和化学方法两种。
胶粘剂纳米碳酸钙胶粘剂纳米碳酸钙是一种新型的纳米材料,在胶粘剂行业中有着广泛的应用。
它的制备方法简单,成本低廉,具有优异的性能和应用前景。
本文将介绍胶粘剂纳米碳酸钙的制备方法、性能特点以及应用前景。
一、制备方法胶粘剂纳米碳酸钙的制备方法多种多样,常见的方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。
其中,溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法,具有制备工艺简单、成本低廉的优势。
该方法主要是将碳酸钙溶胶通过加热脱水、凝胶和煅烧等步骤得到纳米碳酸钙颗粒。
二、性能特点胶粘剂纳米碳酸钙具有多种优异的性能特点。
首先,它具有较高的比表面积和孔隙率,能够提供更多的粘附界面,增强胶粘剂的粘附力和抗剪切性能。
其次,纳米碳酸钙颗粒具有较小的粒径和均匀的粒径分布,能够提高胶粘剂的质地均匀性和稳定性。
此外,胶粘剂纳米碳酸钙还具有优异的力学性能、耐高温性能和耐老化性能,能够满足不同领域的应用需求。
三、应用前景胶粘剂纳米碳酸钙在胶粘剂行业中具有广泛的应用前景。
首先,它可以用于增强传统胶粘剂的性能,提高胶粘剂的粘接强度和抗剪切性能。
其次,纳米碳酸钙颗粒具有较小的粒径和均匀的粒径分布,能够提高胶粘剂的质地均匀性和稳定性,使其更适用于微电子封装、光学器件制备等高精度领域。
此外,胶粘剂纳米碳酸钙还可以用于制备高温胶粘剂,具有优异的耐高温性能,适用于航空航天、汽车制造等领域。
胶粘剂纳米碳酸钙是一种具有广泛应用前景的纳米材料。
它的制备方法简单,成本低廉,具有优异的性能特点,能够增强传统胶粘剂的性能,满足不同领域的应用需求。
随着科学技术的不断进步,胶粘剂纳米碳酸钙的应用前景将更加广阔。
纳米碳酸钙的制备及应用摘要:纳米碳酸钙是一种新型的无机纳米材料,可应用于塑料、橡胶、油墨、造纸、日用化工、胶黏剂和密封材料、医药、食品等许多领域。
本文概述了纳米碳酸钙常用的制备方法,列出了纳米碳酸钙表面改性的途径以及纳米碳酸钙在应用过程中所表现出的与普通轻质碳酸钙所不同的、反常的物理化学特性以及各方面特性的应用领域。
对进一步拓展纳米碳酸钙的应用、不断优化其性能、突出其纳米特性、提升其潜在的价值等提出展望.关键词:纳米碳酸钙;表面改性;应用1.前言纳米碳酸钙是80年代后期开发出的新产品,通常认为l00~.m以下粒径的产品为纳米级,碳酸钙主要用于涂料、橡胶、塑料、油墨、胶粘剂、造纸、化妆品、医药等方面,当前随着不断改良的产品制备工艺,获得的纳米碳酸钙产品质量也不断提高,纳米级和亚纳米级超细碳酸钙用量呈现持续增长趋势,产品市场前景乐观,该产业具有极大的发展潜力和应用空间【1]。
2.合成方法近年来,随着碳酸钙的超细化、结构复杂化及表面改性技术的发展,它的应用价值极大地提高了。
不同形态的超细碳酸钙的制备技术已成为许多先进国家开发的热点。
纳米碳酸钙具有普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。
这些特殊的纳米材料特性使得纳米碳酸钙在磁性、光热阻、催化性、熔点等方面显示出极大的优越性【2]。
纳米碳酸钙的化学制备方法工业生产中多采用化学方法生产纳米碳酸钙。
化学法分为碳化法、复分解法、乳液法等,其中碳化法是目前最为主要的一种生产方法。
以下我们将对这几种化学制备纳米碳酸钙的方法做一介绍和说明。
2.1碳化法首先用精选石灰石进行煅烧,获得氧化钙和窑气;使氧化钙消化,并将生成的悬浮氢氧化钙在高剪切力作用下粉碎,多级旋液分离除去颗粒及杂质,得到一定浓度的精制氢氧化钙悬浮液;然后通入C0 气体,加入适当的晶型控制剂,碳化至终点,得到要求晶型的碳酸钙浆液;最后再经过脱水、干燥、表面处理得到纳米碳酸钙产品,这种方法称之为碳化法。
主要应用范围:PVC型材,管材;电线、电缆外皮胶粒;PVC薄膜(压延膜)的生产,造鞋业制造(如PVC鞋底及装饰用贴片)等。
适合用于工程塑料改性、PP、PE、PA、PC等。
应用特性:由于活性纳米碳酸钙表面亲油疏水,与树脂相容性好,能有效提高或调节制品的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度;改善加工性能,改善制品的流变性能、尺寸稳定性能、耐热稳定性具有填充及增强、增韧的作用,能取代部分价格昂贵的填充料及助济,减少树脂的用量,从而降低产品生产成本,提高市场竞争力。
2、橡胶应用范围:天然胶,丁腈,丁苯,混炼胶等,适用于轮胎、胶管、胶带以及油封、汽车配件等橡胶制品中。
应用特性:经过表面改性处理后的纳米碳酸钙与橡胶有很好的相容性,具有补强、填充、调色、改善加工艺和制品的性能,可使橡胶易混炼、易分散,混炼后胶质柔软,橡胶表面光滑;可使制品的延伸性、抗张强度、撕裂强度等有本质的提高;可以降低含胶率或部分取代钛白粉、白碳黑等价格昂贵的白色填料,提高产品的市场竞争力。
3、密封胶粘材料应用范围:硅酮、聚流、聚氨酯、环氧等密封结构胶。
应用特性:应用于密封胶粘材料中,与胶料有很好的亲和性,可以加速胶的交联反应,大大改善体系的触变性,增强尺寸稳定性,提高胶的机械性能,且添加量大,达到填充急补强双重作用。
同时,它能使胶料表面光亮细腻。
4、涂料应用范围:水性涂料和油性涂料。
应用特性:大大改善体系的触变性,可显著提高涂料的附着力,耐洗刷性,耐沾污性,提高强度和表面光洁度,并具有很好的防沉降作作用。
部分取代钛白粉,降低成本。
5、油墨应用范围:适用于平版胶印油墨、凹版印刷油墨等。
应用特性:使用纳米碳酸钙所配置的油墨,身骨及粘性较好,故具有良好的印刷性能;稳定性好;干性快且没有相反作用;由于颗粒小,故印品光滑,网点完整,可以提高油墨的光洁度,适用于高速印刷。
6、造纸应用范围:卷烟纸、记录纸、簿页印刷纸、高白度铜版纸以及高档卫生巾、纸尿布等。
应用特性:造纸中加入纳米碳酸钙可以提高纸张的松密度、表观细腻性、吸水性;提高特种纸的强度、高速印刷性;调节卷烟纸的燃烧速度。
纳米碳酸钙的制备及粒径、形貌控制
纳米碳酸钙的制备方法有很多,常见的有化学共沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。
其中,化学共沉淀法是一种简单易操作、成本较低的方法,也是应用最广泛的制备方法之一。
化学共沉淀法的制备步骤如下:
1. 将钙盐和碳酸盐的溶液混合,将pH值调节到8左右。
2. 加入一定量的表面活性剂,如CTAB、SDS等,使反应产物均匀分散。
3. 在搅拌的条件下,缓慢滴加含有碱性离子的溶液,如氢氧化钠溶液,使溶液pH值升高,从而促进反应。
4. 继续搅拌反应一定时间,然后离心、洗涤、干燥,得到纳米碳酸钙粉末。
通过控制反应条件,可以实现纳米碳酸钙的粒径、形貌控制。
主要的影响因素包括反应温度、pH值、反应时间、离子浓度、添加剂种类等。
例如,提高反应温度和pH值可以促进反应速度,但同时也容易导致晶体生长,从而增大颗粒大小;添加适量的表面活性剂可以提高反应产物的稳定性和均匀性,有利于得到较为均一的纳米颗粒。
除了化学共沉淀法,还可以采用其他方法来实现纳米碳酸钙的制备和粒径、形貌控制。
例如,溶胶凝胶法可通过不同的预处理和处理条件实现纳米颗粒的控制,水热法可以获得形貌较为复杂的纳米颗粒等。