納米碳酸鈣粒徑介于1~100nm之間,包括超細碳酸鈣(粒徑20~100nm)和超微細碳酸鈣(粒徑1~20nm)兩種。與普通碳酸鈣相比,納米碳酸鈣在補強性、分散性、耐熱性以及尺寸穩定性等方面所表現出的明顯優勢,使其成為目前應用最廣泛的納米填充材料之一。因此,納米碳酸鈣的制備、改性和工業應用也越來越受到業界的關注。
作為一種納米級的填充改性劑,納米碳酸鈣應用前景十分廣泛。
1、塑料行業
塑料行業是目前世界上納米碳酸鈣使用最多的行業,它可以充當塑料的調節劑和增強劑,需求量非常大。由于納米碳酸鈣分散性較好,能夠很好地去除塑料中的空隙及氣泡,使塑料可以更均勻地收縮,提升塑料的機械性能及熱穩定性。
張馨月等將改性的納米碳酸鈣添加到PVC薄膜材料中,經過測試表明此復合材料的拉伸強度、沖擊強度都得到了明顯的改善。另外,實驗還證明了納米碳酸鈣的添加可以有效提升PVC薄膜材料的抗老化性。
2、橡膠行業
納米碳酸鈣使用于橡膠中能提高橡膠制品的增韌性、抗拉伸性和抗耐性等性能。它不僅可以作為一種優良的功能性材料單獨使用,也可以與鈦白粉、白炭黑等填充材料混合填充,以達到降低橡膠制品中的膠基百分比或替代一些成本相對高昂的白色填充劑,同時又能達到改善橡膠制品性能的目的。
吳明生等制備了納米碳酸鈣/天然橡膠復合材料,通過測試發現納米碳酸鈣的添加提高了天然橡膠的拉伸強度和定量伸縮應力。
3、造紙行業
納米碳酸鈣在造紙工業中開發使用,可以提高紙張的白度、遮光性,減少紙漿在紙制品中的比率,大大降低紙張生產成本。同時由于納米顆粒的加入,紙制品更加平整與均勻。
翟相林等將淀粉改性納米碳酸鈣應用于造紙工業中,紙張的光滑度增大,且提高了填料在紙張中的比例,大大降低了紙張生產的成本。
4、涂料行業
涂料中的成膜基料、填充劑和其他助劑中含有許多的反應位點,這些反應位點會與納米碳酸鈣顆粒表面的反應位點發生作用,從而形成穩定密集的結合層,使得涂料的涂膜性能增強。
Mohammadreza等將已改性的納米碳酸鈣添加到聚酯/環氧混合物中,得到具有較高硬度以及較強粘附力的粉末涂料。
近年來,納米材料廣泛出現在人們生產生活中,由于其獨特的納米特性帶來的優異的應用性能,引起了研究人員的廣泛重視。納米碳酸鈣作為納米材料的代表,其填充性能已逐漸被開發應用于各種制造行業。
據統計,2020年我國碳酸鈣總產量約為4300萬噸,其中,納米碳酸鈣總體產能達到95萬噸/年,預計未來幾年納米碳酸鈣的需求量會持續上升,有較好的市場前景。同時,由于科技發展和生活水平的上升,納米碳酸鈣產業逐漸升級,工藝也不斷完善,納米碳酸鈣也必將應用于更多新興行業中,具有十分廣闊的應用前景。
資料來源:《童佳佳. 納米CaCO3改性及其在塑料中的應用[D].合肥工業大學,2021》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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