浅述超细碳酸钙表面改性的研究进展

来源: 桂林矿机时间: 2020-03-14 09:05

超细碳酸钙是一种用途广泛、潜力巨大、具有较高开发价值的新型纳米固体材料,它所具有的特殊的量子尺寸效应、表面效应,使其与常规粉体材料相比在补强性、透明性、分散性、触变性和流平性等方面都显示出明显的优势,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、医药、化妆品等各行各业。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,极大地提高了它的应用价值。对不同形态的超细碳酸钙表面改性技术的研究,已成为当前有效利用碳酸钙粉体的研发热点之一。

1、超细碳酸钙改性机理

超细碳酸钙直接用于有机介质中存在两个缺点:一是分子间力、静电作用、氢键等引起碳酸钙粉体的团聚。超细碳酸钙的比表面积大,易吸附气体、介质或与其作用,从而失去原来的表面性质,导致粘连与团聚,或因其表面能极高和接触界面较大,使晶粒生长的速度加快;另外因超细碳酸钙的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合,使其发生相互作用和因固相反应而团聚。二是纳米碳酸钙为亲水性无机化合物,其表面有亲水性较强的羟基,呈强碱性,使其与有机高聚物的亲和性变差,易形成聚集体,造成在高聚物中分散不均匀,导致两材料间界面缺陷,直接应用效果不好。

随着碳酸钙用量的增大,以上缺点更加明显,过量填充甚至会使制品无法使用,因此,需要对超细碳酸钙进行表面改性。对纳米碳酸钙进行改性,表面尖锐棱角被包覆的纳米颗粒层钝化,平整光滑的解理面也因纳米颗粒层的沉积而变得粗糙。其表面既具备纳米颗粒的优异特性,又改变了微米级矿物颗粒的表面特征。通过对纳米碳酸钙粉体改性一则可以降低成本,二则可以改善其原有性能,如提高刚度、拉伸强度、导热性等。

2、改性碳酸钙效果的评价

改性碳酸钙效果的评价大致可以分为两大类:直接法和间接法。间接法是指将改性碳酸钙填料与应用体系,测定应用体系的应用性能。直接法是指测定改性碳酸钙的表面物理化学性质,如活化度、比表面积、吸油值、包覆量和表面结构、形貌等

3、超细碳酸钙的表面改性

超细碳酸钙的表面处理按处理方法来分,可分为干法表面处理和湿法表面处理两种。根据采用的表面改性剂来分类,可以分为偶联剂表面处理、有机物表面处理、无机物表面处理三类。超细碳酸钙表面改性方法较多,但均各有利弊。

目前我国超细碳酸钙表面改性技术在改性工艺、改性设备、活化剂配方等方面已经取得了一些进展,但仍存在一些问题,如所用改性剂品种单一、改性剂种类选择不当、改性剂用量不准确、在改性设备中改性剂分散于粉体的均匀性差等问题。而未来超细碳酸钙必将为工业化生产带来更大的生产价值和经济效益。故今后发展方向是开发研制高效、价格低廉的新型表面改性剂,改进改性工艺,开发研制先进的改性设备,制备出性能稳定、满足不同需求的高档次超细纳米碳酸钙产品。

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