El nanocarbonato de calcio también se llama carbonato de calcio superfino. El nombre del estándar es carbonato de calcio superfino. La industria más madura del nanocarbonato de calcio es la industria del plástico, que se utiliza principalmente en productos plásticos de alta calidad. Puede mejorar la propiedad reológica del masterbatch de plástico y mejorar su conformabilidad. Como relleno de plástico, tiene la función de endurecer y reforzar, mejorando la resistencia a la flexión y el módulo elástico de flexión del plástico, la temperatura de deformación térmica y la estabilidad dimensional del plástico, y también dotando al plástico de histéresis térmica. El nanocarbonato cálcico utilizado en los productos de tinta muestra una excelente dispersión y transparencia, excelente brillo, excelente absorción de la tinta y alta sequedad. El nanocarbonato cálcico como relleno de tinta en tintas a base de resina tiene las ventajas de una buena estabilidad, alto brillo, ninguna influencia en el rendimiento de secado de la tinta de impresión y una gran adaptabilidad.

El carbonato de nano calcio es un tipo de relleno inorgánico funcional con un tamaño de partícula de 1-100 nm. Es ampliamente utilizado en caucho, plásticos, fabricación de papel, tinta, pintura, selladores y adhesivos, medicamentos, pasta de dientes, alimentos y otros campos. Sin embargo, diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos en cuanto al tamaño de las partículas, la forma del cristal, el valor de absorción de aceite y la dispersión del nanocarbonato de calcio.

1 、 Aplicación de nanocarbonato cálcico en plásticos

En el procesamiento y producción de plásticos, los productos ordinarios de carbonato de calcio solo pueden usarse como cargas generales. Además de usarse como rellenos, el nanocarbonato de calcio modificado también puede desempeñar el papel de activador y agente de refuerzo, lo que puede aumentar el volumen de productos plásticos, mejorar la dureza y resistencia de los productos, mejorar el rendimiento de procesamiento de plásticos y mejorar el resistencia al calor, resistencia a la flexión y módulo elástico de productos plásticos y otros indicadores de rendimiento.

El carbonato de nano calcio se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de PVC, PS, PP y otros plásticos. Entre ellos, la cantidad de PVC es la mayor, especialmente para alambres y cables, tuberías y otros productos. El carbonato de nano calcio tiene un buen efecto de refuerzo y endurecimiento en los plásticos de PVC. Sus principales nanocaracterísticas hacen que los plásticos de PVC procesados ​​tengan buenas propiedades mecánicas como resistencia, barrera, retardante de llama y estabilidad térmica.

Los requisitos técnicos del nanocarbonato de calcio en la industria del plástico son los siguientes:

Valor de absorción de aceite: la industria del plástico generalmente requiere un valor de absorción de aceite muy bajo del nanocarbonato de calcio, porque el tamaño de partícula del nanocarbonato de calcio es pequeño y la superficie específica es grande. Si el valor de absorción de aceite es grande, se consumirá más plastificante durante la mezcla, lo que aumentará la viscosidad del sistema, no solo afectando el rendimiento del procesamiento, sino también aumentando el costo de producción.

Forma de cristal: principalmente cúbicos, esféricos, estos productos de cristal muestran menos resistencia al flujo, son fáciles de producir y procesar, y no afectan el brillo de la superficie de los productos plásticos.

Tamaño de partícula: el tamaño de partícula del nanocarbonato de calcio utilizado en plásticos se controla generalmente en aproximadamente 100 nm. Si el tamaño de partícula es demasiado grande, no puede reflejar el efecto del nanocarbonato de calcio y afectará la apariencia de los productos; si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, la energía superficial aumentará y las partículas se aglomerarán seriamente, lo que es difícil de dispersar por completo durante el procesamiento, dando como resultado partículas en la superficie de los productos.

Dispersibilidad: se debe seleccionar nanocarbonato cálcico con alta dispersión. Si el nanocarbonato de calcio se aglomera seriamente, el tamaño de la partícula secundaria será mucho mayor que el tamaño de la partícula primaria, mientras que la fuerza de corte del procesamiento y la mezcla del plástico no es demasiado fuerte. Algunos nanocarbonato de calcio con una aglomeración grave no son fáciles de dispersar, lo que provocará defectos locales en la aplicación y problemas de calidad del producto.

Humedad: el control de la humedad no debe ser superior al 0,5%. Si el contenido de humedad es demasiado alto, la superficie de plástico producirá burbujas o huecos.

Valor de pH: el valor de pH del nanocarbonato de calcio debe controlarse por debajo de 10. Si el valor de pH es demasiado alto, afectará la blancura y el brillo de la superficie de los productos y empeorará la apariencia. Al mismo tiempo, un pH alto también aumentará la viscosidad del sistema y afectará el proceso de procesamiento.

Entre todos los tipos de materiales en polvo minerales no metálicos utilizados en la industria del plástico, la cantidad de carbonato de calcio es la más grande, representando el 60-70% de la cantidad total de aditivos plásticos. Sin embargo, todavía hay muchos problemas en la investigación de aplicaciones de alto rendimiento, especialmente cómo resolver la aglomeración del nanocarbonato cálcico, cómo mejorar el efecto de dispersión del nanocarbonato cálcico y cómo mejorar la fuerza de unión de los materiales compuestos no han sido efectivos. resuelto.

2 、 Aplicación de nanocarbonato cálcico en caucho

El carbonato de nano calcio se utiliza principalmente en neumáticos, alambres, cables y productos de caucho en la industria del caucho. Puede aumentar el volumen, reducir los costos y mejorar el rendimiento del procesamiento del caucho. En la actualidad, el principal carbonato de calcio utilizado en el caucho es el carbonato de calcio pesado y el carbonato de calcio ligero ordinario. El campo de aplicación y el alcance del nanocarbonato de calcio también se están expandiendo. Los productos de caucho con nanocarbonato de calcio son mucho mejores que el carbonato de calcio ordinario en cuanto a alargamiento, deformación por compresión, resistencia a la fluencia y resistencia al desgarro. El nanocarbonato de calcio tratado con tecnología especial tiene una alta actividad superficial. Bajo irradiación ultravioleta, puede liberar electrones en movimiento y reaccionar fácilmente con oxígeno o sustancias orgánicas para matar virus y bacterias. Por lo tanto, el nanocarbonato de calcio también tiene el efecto de esterilización y desinfección.

Neumático: el nanocarbonato cálcico puede reemplazar parcialmente al negro de carbón y al negro de carbón blanco en la producción de neumáticos para automóviles, pero todavía existe una brecha en el efecto de refuerzo. Por lo tanto, se aplica principalmente en las partes con menos estrés, como la pared lateral, el compuesto de cordón, la capa interna de caucho, el caucho amortiguador, etc. En producción, el nanocarbonato de calcio y el óxido de zinc activo pueden mejorar en gran medida la resistencia del compuesto de la banda de rodadura.

Cinta y tubo de caucho: el nanocarbonato cálcico se utiliza principalmente para fortalecer y blanquear el tubo y la cinta de caucho y, al mismo tiempo, mejorar la dispersabilidad del compuesto de caucho.

Alambre y cable: el nanocarbonato cálcico se utiliza generalmente en la cubierta protectora de alambres y cables de minas, alambres y cables de alto voltaje, alambres y cables marinos y pegamento para alambres y cables eléctricos.

Los requisitos técnicos del nanocarbonato de calcio en la industria del caucho son los siguientes:

Valor de absorción de aceite: la industria del caucho tiene requisitos más altos para el valor de absorción de aceite del nanocarbonato de calcio. Cuanto mayor sea el valor de absorción de aceite, mejor será la humectabilidad y el refuerzo del caucho.

Forma de cristal: debido al alto rendimiento de refuerzo del caucho, la forma de cristal del nanocarbonato de calcio debe ser principalmente de cadena o de cadena, y los segmentos de cadena se enredarán entre sí durante el procesamiento, lo que puede mejorar la resistencia del sistema.

Tamaño de partícula: el tamaño de partícula del nanocarbonato de calcio utilizado en el caucho es generalmente de 80-120 nm. Si el tamaño de partícula es demasiado grande, no se puede lograr el efecto de refuerzo. Sin embargo, si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, aumenta el área de contacto entre el tamaño de partícula y la infiltración del caucho, lo que dificulta la dispersión y afecta la mezcla del caucho.

Humedad: el contenido de humedad no debe ser superior al 0,5%. Si el contenido de humedad es demasiado alto, el tiempo de vulcanización de quemado se prolongará, lo que no conduce al aumento de la tasa de vulcanización.

Valor de pH: el valor de pH del nanocarbonato de calcio afecta principalmente a su velocidad de vulcanización, que debe controlarse entre 9,5 y 10,5. Si el valor de pH es bajo, la velocidad de vulcanización se ralentizará, la eficiencia se reducirá y el consumo de energía aumentará.

La adición de nanocarbonato de calcio al caucho puede mejorar el efecto de refuerzo del caucho y también mejorar la resistencia al envejecimiento, la resistencia al aceite y la dispersabilidad del material. En comparación con los productos de calcio ligeros ordinarios, el efecto reforzador del nanocarbonato de calcio es mejor, pero peor que el negro de carbón y la sílice. Si el negro de carbón y la sílice se reemplazan por nanocarbonato cálcico, la resistencia del material se reducirá. Si la cantidad de uso es demasiado grande, se producirá el fenómeno de adherencia del rodillo. Por lo tanto, la fórmula técnica necesita una depuración razonable y una optimización continua.

3 、 Aplicación de nanocarbonato cálcico en adhesivos

El adhesivo se compone principalmente de cola base, agente de curado, relleno, agente de acoplamiento y catalizador. Con el rápido desarrollo de los bienes raíces, los materiales de embalaje, los materiales de construcción y otros campos de China, la cantidad de adhesivos aumenta rápidamente. Como uno de los rellenos importantes de adhesivos, el nanocarbonato cálcico no solo tiene un precio bajo, sino que también tiene una buena compatibilidad con los adhesivos. Puede acelerar el proceso de reticulación de adhesivos, mejorar la tixotropía, mejorar la adherencia, la resistencia a la tracción y el efecto de refuerzo. En la actualidad, la tecnología de aplicación del nanocarbonato cálcico en el sellador de polisiloxano ha sido relativamente madura, pero la aplicación en el adhesivo de poliuretano está todavía en su infancia. El adhesivo de poliuretano tiene una excelente adherencia y resistencia al envejecimiento, y tiene la propiedad de recubrimiento superficial que no tiene la silicona. En el campo de aplicación de libre de contaminación, buena adhesión y resistencia a la intemperie, el adhesivo de poliuretano tiene ventajas obvias.

Los principales requisitos técnicos del nanocarbonato cálcico utilizado en los adhesivos son los siguientes:

Valor de absorción de aceite: el valor de absorción de aceite es un índice al que los fabricantes de caucho de silicona prestan mucha atención, que afecta directamente la humectabilidad del nanocarbonato de calcio en el caucho. Un nanocarbonato cálcico más alto tiene ventajas en cuanto a propiedades mecánicas y tixotropía, pero dará lugar a coloide viscoso, consumirá más aditivos y aumentará el costo de producción. Los requisitos de valor de absorción de aceite del nanocarbonato cálcico en los sistemas de formulación de diferentes fabricantes son diferentes, lo que debe ser determinado por Depende de las circunstancias.

Forma cristalina: generalmente hexaedro cúbico o rómbico, y además necesita adaptarse a los requerimientos técnicos y equipos de producción del producto.

Si el tamaño de partícula de CaCO 3 es demasiado pequeño para ser controlado, el coloide será fácil de aglomerar; si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, el coloide se aglomerará fácilmente

Humedad: cuanto menor es el contenido de humedad, mejor se utiliza el nanocarbonato cálcico para los adhesivos, generalmente menos del 0,5%. Si el contenido de agua del nanocarbonato cálcico es mayor, los grupos hidroxilo en la superficie aumentan y los agregados tienden a aglomerarse entre sí, formando una red tridimensional bajo la acción del caucho base, lo que aumenta la viscosidad del caucho. , prolonga el tiempo de mezcla, reduce la producción y aumenta el consumo de energía; demasiada agua también provoca el aumento del consumo de energía. Reacciona con los aditivos para producir partículas, lo que resulta en una mala dispersión de los productos y la aparición de partículas. En el adhesivo de poliuretano, hay muchos radicales isocianato, que son fáciles de hidrolizar. La formación de CO2 es el fenómeno de la formación de espuma en la superficie del producto.

Valor de pH: el carbonato de calcio es un tipo de sal alcalina débil con un valor de pH de 8-10. El agente de recubrimiento de superficie del carbonato de calcio nanoactivo es generalmente un ácido orgánico débil o una sal de ácido orgánico, que tiene un cierto efecto de neutralización en su superficie. En el proceso de producción, es muy común el fenómeno de que el carbonato de calcio regrese a álcali. Si el álcali no se trata adecuadamente, generará agua con el componente ácido en el material de caucho, que hidrolizará el siloxano para producir partículas inorgánicas. La mala apariencia del producto también afectará sus propiedades mecánicas.

Área de superficie específica: como el tamaño de partícula se controla a 60 ~ 100 nm, el área de superficie específica correspondiente debe controlarse a 20 ~ 25m2 / g. si el área de la superficie específica es demasiado grande, se mejorará el efecto de refuerzo, pero al mismo tiempo, se deteriorará el rendimiento de extrusión del adhesivo y también se verá afectado el efecto de dispersión del producto.

4 、 Aplicación de nanocarbonato cálcico en recubrimientos

El carbonato de calcio pesado, el carbonato de calcio ligero y el nanocarbonato de calcio se utilizan ampliamente en revestimientos. En comparación con el carbonato de calcio pesado o el calcio ligero ordinario, el nanocarbonato de calcio no solo tiene un mejor efecto de refuerzo, sino que también puede mejorar el poder de cobertura, el brillo, la transparencia, la propiedad de secado rápido y la estabilidad de los recubrimientos. En algunas industrias, como los recubrimientos para automóviles y los recubrimientos arquitectónicos, el nanocarbonato de calcio puede reemplazar parcial o completamente el costoso dióxido de titanio para reducir el costo de las empresas.

La tecnología principal de nanocarbonato cálcico utilizada en el sistema de plastisol de PVC está marcada con:

Valor de absorción de aceite: en general, los requisitos son bajos. Si el valor de absorción de aceite es alto, la viscosidad del sistema aumentará y se necesitarán más plastificantes, lo que aumentará el costo de producción. Sin embargo, los requisitos de valor de absorción de aceite del nanocarbonato de calcio para diferentes productos no son completamente iguales, lo que depende de la situación específica. Por ejemplo, algunos clientes necesitan productos con alto valor de absorción de aceite, alta viscosidad y alto valor de rendimiento.

Forma cristalina: generalmente cúbica

Tamaño de partícula: generalmente controlado a 60-100 nm. Si el tamaño de partícula es demasiado grande, la viscosidad del sistema se reducirá, las propiedades mecánicas se verán afectadas y la tixotropía del sistema empeorará; si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, el nanocarbonato de calcio se aglomerará seriamente, lo que conducirá fácilmente a una mala dispersión y picaduras en la superficie del coloide. Al mismo tiempo, aumentará la viscosidad y el valor de rendimiento.

Además de los índices de detección convencionales anteriores, el nanocarbonato cálcico utilizado en el sistema de plastisol de PVC también tiene requisitos especiales para algunas propiedades de aplicación.

Tiene buena tixotropía, es decir, alto adelgazamiento por cizallamiento y espesamiento por bajo cizallamiento. Cuando se aplica nanocarbonato de calcio en un sistema de plastisol de PVC, la viscosidad disminuye a una alta velocidad de cizallamiento, lo que favorece el flujo del recubrimiento. Sin embargo, bajo la condición de baja velocidad de cizallamiento antes y después de la construcción, la viscosidad aumenta, lo que puede prevenir eficazmente que el revestimiento se combe;

Con un alto valor de rendimiento, el recubrimiento tiene buena resistencia y puede evitar pequeñas perturbaciones y el impacto de fuerza externa;
Estabilidad de buena calidad.

En la actualidad, existe una gran brecha en la estabilidad de la calidad del nanocarbonato de calcio nacional en comparación con los productos importados, y algunos buenos indicadores son difíciles de encontrar y mantener.

5 、 Aplicación de nanocarbonato cálcico en tinta.

La tinta se compone principalmente de pigmentos, aglutinantes, rellenos, aditivos, etc., el nanocarbonato cálcico modificado tiene buena compatibilidad con el aglutinante y tiene las ventajas de alto brillo, fuerte estabilidad, fuerte adaptabilidad y no afecta el factor de tinta y rendimiento de secado. Puede mejorar ampliamente la calidad de la tinta y reducir el costo de producción.

El nanocarbonato cálcico utilizado en la tinta requiere un alto rendimiento. Después de su uso, la tinta debe mostrar buena dispersión, absorción, transparencia, brillo, buen poder cubriente y adaptabilidad a la impresión. La dispersión determina el brillo, la fluidez y la transparencia de la tinta. La forma cristalina del nanocarbonato de calcio es principalmente cúbica, y el nanocarbonato de calcio del cubo tiene un valor de absorción de aceite bajo, se caracteriza por una buena fluidez y una fácil dispersión; el tamaño de partícula está generalmente entre 20 nm y 100 nm; la fluidez está relacionada con la forma del cristal y el tamaño de las partículas, y las formas cristalinas cúbicas y esféricas muestran una mayor fluidez, mientras que el tipo de cadena muestra una fluidez menor. Los fabricantes deben seleccionar el nanocarbonato cálcico apropiado de acuerdo con el tipo de tinta producida; un índice importante de brillo de la tinta es el cristal de carbonato de calcio. La forma está relacionada con la distribución del tamaño de partícula. El nanocarbonato cálcico del cubo tiene una distribución de tamaño de partícula estrecha, que está dispuesta ordenadamente en la capa de tinta, lo que hace que la superficie impresa sea suave y muestre un buen brillo; el requisito de blancura es bajo, debido a que es necesario agregar otros pigmentos, una blancura demasiado alta provocará una coloración difícil.

En la industria de las tintas, el nanocarbonato cálcico juega un papel importante. La calidad de la tinta determina la calidad del material impreso. La tinta preparada con nanocarbonato cálcico es suave, estable, con buena capacidad de impresión y fuerte poder cubriente.

En el proceso de impresión, también muestra una buena absorción de tinta, lo que favorece el secado rápido de la tinta.

6 、 Aplicación de nanocarbonato cálcico en la fabricación de papel

En la industria papelera, la aplicación del nanocarbonato cálcico se da principalmente en los siguientes aspectos:

Como relleno de papel, el nanocarbonato de calcio tiene un tamaño de partícula pequeño y uniforme, un pequeño desgaste en el equipo, productos de papel finos y uniformes, un tamaño de partícula pequeño, un gran valor de absorción de aceite y una superficie específica, lo que favorece la firmeza de los pigmentos; una buena blancura, un alto brillo y una buena propiedad de protección contra la luz pueden mejorar la blancura y el sombreado del papel; puede ahorrar la cantidad de pulpa utilizada, reducir el costo y favorecer la protección del medio ambiente.

En el papel de fumar, la adición de nanocarbonato de calcio es aproximadamente del 45% al ​​50%, debido a su alto índice de refracción y buena opacidad, el tabaco cortado dentro del papel de fumar no se puede ver desde el exterior; cuando el cigarrillo está encendido, el CO2 liberado por el carbonato de calcio puede controlar la velocidad de combustión hasta cierto punto, pero no hacer que el humo se extinga. Al mismo tiempo, el carbonato de calcio puede mantener muy bien el contenido de cenizas después de la combustión. Puede aumentar la permeabilidad al aire del papel y reducir el contenido de alquitrán en los cigarrillos.

En el papel higiénico de alta calidad, especialmente en productos para mujeres, productos para bebés como toallas sanitarias, pañales, pañales y otros productos, el nanocarbonato de calcio se usa ampliamente para producir películas de polietileno con buena permeabilidad al aire y resistencia al agua. Además, debido al pequeño tamaño de partícula del nanocarbonato de calcio, los productos son delicados, no dañan la piel y no causarán molestias sensoriales al cuerpo humano.

Su aplicación en revestimiento de papel. A diferencia del relleno para la fabricación de papel, el nanocarbonato cálcico para revestimiento se transporta principalmente en forma de lechada. Las ventajas son el ahorro en el consumo de energía de producción, la reducción de costos, la ausencia de polvo y la protección del medio ambiente. Se puede bombear directamente para su uso y simplificar el proceso de producción. El carbonato de nano calcio puede mejorar el brillo, la blancura, la suavidad, la resistencia de la superficie y la absorción de tinta del papel recubierto debido a su alta blancura, gran área de superficie específica, alta actividad y buen refuerzo.

En diferentes productos, los requisitos de forma de cristal de nanocarbonato de calcio también son diferentes. Cuando se utilizan en rellenos para la fabricación de papel, tienen principalmente forma de huso, forma de cadena y esférica; cuando se utilizan en papel de fumar, tienen principalmente forma de huso y forma de aguja; cuando se utilizan en el revestimiento de papel, tienen principalmente forma de huso, forma de hoja y cúbica.

La aplicación de nanocarbonato cálcico en la industria papelera todavía tiene un gran potencial de desarrollo. Debido a que todavía hay muchos cuellos de botella técnicos y problemas de aplicación que deben resolverse en el proceso de uso, los productos de nanocarbonato de calcio de alta calidad para la fabricación de papel todavía dependen de la importación. Sin embargo, con el desarrollo continuo de la tecnología de fabricación de papel, el proceso de fabricación de papel ha cambiado de encolado ácido a encolado neutro y alcalino, lo que brinda una buena oportunidad para el desarrollo de carbonato de calcio en la fabricación de papel, y la aplicación de nanocarbonato de calcio se volverá más extenso.

Hay muchas empresas involucradas en las industrias de materias primas, producción y aplicación en la cadena industrial del nanocarbonato de calcio. Para lograr la integración de la cadena industrial, el intercambio técnico y la innovación entre empresas relevantes es muy importante. Solo satisfaciendo la demanda de oferta y demanda entre varias industrias y expandiendo el mercado podemos lograr resultados beneficiosos para todos.

Fuente: Fan tiguo. Preparación y aplicación de nanocarbonato cálcico [D]. Universidad de tecnología de Hubei, 2018