Le carbonate de calcium nano est également appelé carbonate de calcium superfin. Le nom de la norme est le carbonate de calcium superfin. L’industrie la plus mature du nanocarbonate de calcium est l’industrie du plastique, qui est principalement utilisée dans les produits en plastique de haute qualité. Il peut améliorer la propriété rhéologique du mélange maître en plastique et améliorer sa formabilité. En tant que charge plastique, il a pour fonction de durcir et de renforcer, d’améliorer la résistance à la flexion et le module d’élasticité en flexion du plastique, la température de déformation thermique et la stabilité dimensionnelle du plastique, et également de doter le plastique d’une hystérésis thermique. Le nanocarbonate de calcium utilisé dans les produits d’encre présente une excellente dispersion et transparence, une excellente brillance, une excellente absorption de l’encre et une siccité élevée. Le nanocarbonate de calcium en tant que charge d’encre dans l’encre à base de résine présente les avantages d’une bonne stabilité, d’une brillance élevée, d’aucune influence sur les performances de séchage de l’encre d’impression et d’une forte adaptabilité.

Le nano carbonate de calcium est une sorte de charge inorganique fonctionnelle avec une taille de particule de 1 à 100 nm. Il est largement utilisé dans le caoutchouc, les plastiques, la fabrication du papier, l’encre, la peinture, le mastic et l’adhésif, la médecine, le dentifrice, l’alimentation et d’autres domaines. Cependant, différentes applications ont des exigences différentes concernant la taille des particules, la forme des cristaux, la valeur d’absorption d’huile et la dispersion du nanocarbonate de calcium.

1、Application de nano carbonate de calcium dans les plastiques

Dans le traitement et la production de matières plastiques, les produits de carbonate de calcium ordinaires ne peuvent être utilisés que comme charges générales. En plus d’être utilisé comme charge, le nano carbonate de calcium modifié peut également jouer le rôle d’activateur et d’agent de renforcement, ce qui peut augmenter le volume des produits en plastique, améliorer la dureté et la résistance des produits, améliorer les performances de traitement des plastiques et améliorer la résistance à la chaleur, résistance à la flexion et module d’élasticité des produits en plastique et autres indicateurs de performance.

Le nano carbonate de calcium a été largement utilisé dans le traitement du PVC, du PS, du PP et d’autres plastiques. Parmi eux, la quantité de PVC est la plus importante, en particulier pour les fils et câbles, les tuyaux et autres produits. Le nano carbonate de calcium a un bon effet de renforcement et de durcissement sur les plastiques PVC. Ses principales caractéristiques nano font que les plastiques PVC traités ont de bonnes propriétés mécaniques telles que la résistance, la barrière, l’ignifugation et la stabilité thermique.

Les exigences techniques du nano carbonate de calcium dans l’industrie du plastique sont les suivantes :

Valeur d’absorption d’huile : l’industrie du plastique exige généralement une très faible valeur d’absorption d’huile du nano carbonate de calcium, car la taille des particules du nano carbonate de calcium est petite et la surface spécifique est grande. Si la valeur d’absorption d’huile est élevée, plus de plastifiant sera consommé pendant le mélange, ce qui augmentera la viscosité du système, affectant non seulement les performances de traitement, mais augmentant également le coût de production.

Forme cristalline : principalement cubiques, sphériques, ces produits en cristal présentent moins de résistance à l’écoulement, sont faciles à produire et à traiter, et n’affectent pas le brillant de surface des produits en plastique.

Taille des particules : la taille des particules du nano carbonate de calcium utilisé dans les plastiques est généralement contrôlée à environ 100 nm. Si la taille des particules est trop grande, elle ne peut pas refléter l’effet du nano carbonate de calcium et affectera l’apparence des produits; si la taille des particules est trop petite, l’énergie de surface sera augmentée et les particules s’aggloméreront sérieusement, ce qui est difficile à disperser complètement pendant le traitement, entraînant des particules à la surface des produits.

Dispersibilité : le nano carbonate de calcium à haute dispersion doit être sélectionné. Si le nano carbonate de calcium s’agglomère sérieusement, la taille des particules secondaires sera beaucoup plus grande que la taille des particules primaires, tandis que la force de cisaillement du traitement et du mélange du plastique n’est pas trop forte. Certains nano carbonate de calcium présentant une agglomération importante ne sont pas faciles à disperser, ce qui entraînera des défauts locaux d’application et entraînera des problèmes de qualité du produit.

Humidité : le contrôle de l’humidité ne doit pas être supérieur à 0,5%. Si la teneur en humidité est trop élevée, la surface en plastique produira des bulles ou des creux.

Valeur du pH : la valeur du pH du nanocarbonate de calcium doit être contrôlée en dessous de 10. Si la valeur du pH est trop élevée, cela affectera la blancheur et le brillant de surface des produits et aggravera l’apparence. Dans le même temps, un pH élevé augmentera également la viscosité du système et affectera le processus de traitement.

Parmi toutes sortes de matériaux en poudre minérale non métalliques utilisés dans l’industrie du plastique, la quantité de carbonate de calcium est la plus importante, représentant 60 à 70 % de la quantité totale d’additifs plastiques. Cependant, il existe encore de nombreux problèmes dans la recherche d’applications de haute performance, en particulier comment résoudre l’agglomération du nano carbonate de calcium, comment améliorer l’effet de dispersion du nano carbonate de calcium et comment améliorer la force de liaison des matériaux composites n’ont pas été efficacement résolu.

2、Application de nano carbonate de calcium dans le caoutchouc

Le nano carbonate de calcium est principalement utilisé dans les pneus, les fils, les câbles et les produits en caoutchouc dans l’industrie du caoutchouc. Il peut augmenter le volume, réduire les coûts et améliorer les performances de traitement du caoutchouc. À l’heure actuelle, le principal carbonate de calcium utilisé dans le caoutchouc est le carbonate de calcium lourd et le carbonate de calcium léger ordinaire. Le champ d’application et la portée du nanocarbonate de calcium sont également en expansion. Les produits en caoutchouc avec nano carbonate de calcium sont bien meilleurs que le carbonate de calcium ordinaire en termes d’allongement, de déformation par compression, de résistance au rendement et de résistance à la déchirure. Le nano carbonate de calcium traité par une technologie spéciale a une activité de surface élevée. Sous irradiation ultraviolette, il peut libérer des électrons libres et réagir facilement avec l’oxygène ou des substances organiques pour tuer les virus et les bactéries. Par conséquent, le nano carbonate de calcium a également un effet de stérilisation et de désinfection.

Pneu : le nano carbonate de calcium peut remplacer en partie le noir de carbone et le noir de carbone blanc dans la production de pneus automobiles, mais il existe toujours un écart dans l’effet de renforcement. Par conséquent, il est principalement appliqué dans les pièces avec moins de contraintes, telles que le flanc, le composé de corde, le caoutchouc de la couche interne, le caoutchouc tampon, etc. En production, le nano carbonate de calcium et l’oxyde de zinc actif peuvent considérablement améliorer la résistance du composé de bande de roulement de pneu.

Tube et ruban en caoutchouc : le nanocarbonate de calcium est principalement utilisé pour renforcer et blanchir le tube et le ruban en caoutchouc, et améliorer en même temps la dispersibilité du composé de caoutchouc.

Fil et câble: le nano carbonate de calcium est généralement utilisé dans la couverture de protection des fils et câbles de mine, des fils et câbles haute tension, des fils et câbles marins et de la colle pour fils et câbles électriques.

Les exigences techniques du nano carbonate de calcium dans l’industrie du caoutchouc sont les suivantes

Valeur d’absorption d’huile : l’industrie du caoutchouc a des exigences plus élevées pour la valeur d’absorption d’huile du nano carbonate de calcium. Plus la valeur d’absorption d’huile est élevée, meilleurs sont la mouillabilité et le renforcement du caoutchouc.

Forme cristalline: en raison des performances de renforcement élevées du caoutchouc, la forme cristalline du nano carbonate de calcium doit être principalement en chaîne ou en chaîne, et les segments de chaîne s’entremêleront pendant le traitement, ce qui peut améliorer la résistance du système

Taille des particules : la taille des particules du nano carbonate de calcium utilisé dans le caoutchouc est généralement de 80 à 120 nm. Si la taille des particules est trop grande, l’effet de renforcement ne peut pas être obtenu. Cependant, si la granulométrie est trop petite, la surface de contact entre la granulométrie et l’infiltration de caoutchouc augmente, ce qui rend la dispersion difficile et affecte le mélange du caoutchouc.

Humidité : la teneur en humidité ne doit pas être supérieure à 0,5%. Si la teneur en humidité est trop élevée, le temps de grillage de la vulcanisation sera prolongé, ce qui n’est pas propice à l’augmentation de la vitesse de vulcanisation.

Valeur du pH : la valeur du pH du nano carbonate de calcium affecte principalement son taux de vulcanisation, qui doit être contrôlé à 9,5 à 10,5. Si la valeur du pH est faible, le taux de vulcanisation ralentira, l’efficacité sera réduite et la consommation d’énergie sera augmentée.

L’ajout de nanocarbonate de calcium au caoutchouc peut améliorer l’effet de renforcement du caoutchouc, ainsi que la résistance au vieillissement, la résistance à l’huile et la dispersibilité du matériau. Comparé aux produits de calcium légers ordinaires, l’effet de renforcement du nano carbonate de calcium est meilleur, mais pire que le noir de carbone et la silice. Si le noir de carbone et la silice sont remplacés par du nano carbonate de calcium, la résistance du matériau sera réduite. Si la quantité d’utilisation est trop grande, le phénomène de collage du rouleau se produira. Par conséquent, la formule technique nécessite un débogage raisonnable et une optimisation continue.

3、Application de nano carbonate de calcium dans les adhésifs

L’adhésif est principalement composé de colle de base, d’agent de durcissement, de charge, d’agent de couplage et de catalyseur. Avec le développement rapide de l’immobilier, des matériaux d’emballage, des matériaux de construction et d’autres domaines en Chine, la quantité d’adhésifs augmente rapidement. En tant que l’une des charges importantes des adhésifs, le nano carbonate de calcium a non seulement un prix bas, mais a également une bonne compatibilité avec les adhésifs. Il peut accélérer le processus de réticulation des adhésifs, améliorer la thixotropie, améliorer l’adhérence, la résistance à la traction et l’effet de renforcement. À l’heure actuelle, la technologie d’application du nanocarbonate de calcium dans le mastic polysiloxane est relativement mature, mais l’application dans l’adhésif polyuréthane en est encore à ses balbutiements. L’adhésif polyuréthane a une excellente adhérence et résistance au vieillissement, et a la propriété de revêtement de surface que le silicone n’a pas. Dans le domaine d’application sans pollution, bonne adhérence et résistance aux intempéries, l’adhésif polyuréthane présente des avantages évidents.

Les principales exigences techniques du nano carbonate de calcium utilisé dans les adhésifs sont les suivantes :

Valeur d’absorption d’huile : la valeur d’absorption d’huile est un indice auquel les fabricants de caoutchouc de silicone prêtent une attention particulière, qui affecte directement la mouillabilité du nanocarbonate de calcium dans le caoutchouc. Un nanocarbonate de calcium supérieur présente des avantages en termes de propriétés mécaniques et de thixotropie, mais il conduira à un colloïde visqueux, consommera plus d’additifs et augmentera les coûts de production. Les exigences de valeur d’absorption d’huile du nano carbonate de calcium dans les systèmes de formulation de différents fabricants sont différentes, ce qui doit être déterminé par Cela dépend des circonstances.

Forme cristalline : généralement hexaèdre cubique ou rhombique, et doit également s’adapter aux exigences techniques et à l’équipement de production du produit.

Si la taille des particules de CaCO 3 est trop petite pour être contrôlée, le colloïde sera facile à agglomérer ; si la taille des particules est trop petite, le colloïde sera facilement aggloméré

Humidité : plus la teneur en humidité est faible, meilleur est le nano carbonate de calcium utilisé pour les adhésifs, généralement inférieur à 0,5%. Si la teneur en eau du nano carbonate de calcium est plus élevée, les groupes hydroxyles à la surface augmentent et les agrégats ont tendance à s’agglomérer les uns avec les autres, formant un réseau tridimensionnel sous l’action du caoutchouc de base, ce qui augmente la viscosité du caoutchouc , prolonge le temps de mélange, réduit le rendement et augmente la consommation d’énergie ; trop d’eau provoque également l’augmentation de la consommation d’énergie. Elle réagit avec les additifs pour produire des particules, ce qui entraîne une mauvaise dispersion des produits et l’apparition de particules. Dans l’adhésif polyuréthane, il existe de nombreux radicaux isocyanate, qui sont faciles à hydrolyser. La formation de CO2 est le phénomène de mousse à la surface du produit.

Valeur du pH : le carbonate de calcium est une sorte de sel alcalin faible avec une valeur de pH de 8 à 10. L’agent de revêtement de surface du carbonate de calcium nanoactif est généralement un acide organique faible ou un sel d’acide organique, qui a un certain effet de neutralisation sur sa surface. Dans le processus de production, le phénomène de retour du carbonate de calcium à l’alcali est très courant. Si l’alcali n’est pas correctement traité, il générera de l’eau avec le composant acide dans le matériau en caoutchouc, qui hydrolysera le siloxane pour produire des particules inorganiques. Le mauvais aspect du produit affectera également ses propriétés mécaniques.

Surface spécifique : comme la taille des particules est contrôlée à 60 ~ 100 nm, la surface spécifique correspondante doit être contrôlée à 20 ~ 25 m2/g. si la surface spécifique est trop grande, l’effet de renforcement sera amélioré, mais en même temps, les performances d’extrusion de l’adhésif seront détériorées et l’effet de dispersion du produit sera également affecté.

À l’heure actuelle, avec la poursuite des recherches sur le système de nano carbonate de calcium, il ne jouera pas le même rôle dans le domaine des nano-adhésifs, tels que le nano carbonate de calcium.

4、Application de nano carbonate de calcium dans les revêtements

Le carbonate de calcium lourd, le carbonate de calcium léger et le nanocarbonate de calcium sont largement utilisés dans les revêtements. Comparé au carbonate de calcium lourd ou au calcium léger ordinaire, le nano carbonate de calcium a non seulement un meilleur effet de renforcement, mais peut également améliorer le pouvoir couvrant, la brillance, la transparence, la propriété de séchage rapide et la stabilité des revêtements. Dans certaines industries, telles que les revêtements automobiles et les revêtements architecturaux, le nanocarbonate de calcium peut remplacer partiellement ou complètement le coûteux dioxyde de titane pour réduire les coûts des entreprises.

La principale technologie du nano carbonate de calcium utilisée dans le système PVC plastisol est marquée par：

Valeur d’absorption d’huile : généralement, les exigences sont faibles. Si la valeur d’absorption d’huile est élevée, la viscosité du système augmentera et davantage de plastifiants seront nécessaires, ce qui augmentera le coût de production. Cependant, les exigences de valeur d’absorption d’huile du nano carbonate de calcium pour différents produits ne sont pas complètement les mêmes, ce qui dépend de la situation spécifique. Par exemple, certains clients ont besoin de produits avec une valeur d’absorption d’huile élevée, une viscosité élevée et une valeur de rendement élevée.

Forme cristalline : généralement cubique

Taille des particules : généralement contrôlée à 60-100 nm. Si la taille des particules est trop grande, la viscosité du système sera réduite, les propriétés mécaniques seront affectées et la thixotropie du système deviendra pire ; si la taille des particules est trop petite, le nano carbonate de calcium s’agglomérera sérieusement, ce qui conduira facilement à une mauvaise dispersion et à des piqûres à la surface du colloïde. En même temps, la viscosité et la valeur d’écoulement seront augmentées.

En plus des indices de détection conventionnels ci-dessus, le nano carbonate de calcium utilisé dans le système PVC plastisol a également des exigences particulières pour certaines propriétés d’application

Il a une bonne thixotropie, c’est-à-dire un amincissement sous cisaillement élevé et un épaississement sous faible cisaillement. Lorsque le nano carbonate de calcium est appliqué dans le système PVC plastisol, la viscosité diminue à un taux de cisaillement élevé, ce qui favorise l’écoulement du revêtement. Cependant, dans des conditions de faible taux de cisaillement avant et après la construction, la viscosité devient plus élevée, ce qui peut empêcher efficacement le revêtement de s’affaisser ;

Avec une valeur d’élasticité élevée, le revêtement a une bonne résistance et peut empêcher les petites perturbations et les impacts de force externe;
Bonne stabilité de qualité.

À l’heure actuelle, il existe un écart important dans la stabilité de la qualité du nanocarbonate de calcium domestique par rapport aux produits importés, et certains bons indicateurs sont difficiles à apparaître et à maintenir.

5、Application de nano carbonate de calcium dans l’encre

L’encre est principalement composée de pigments, liants, charges, additifs, etc. le nano carbonate de calcium modifié a une bonne compatibilité avec le liant et présente les avantages d’une brillance élevée, d’une forte stabilité, d’une forte adaptabilité et n’affecte pas le facteur d’encre et performances de séchage. Il peut améliorer considérablement la qualité de l’encre et réduire les coûts de production.

Le nano carbonate de calcium utilisé dans l’encre nécessite des performances élevées. Après utilisation, l’encre doit présenter une bonne dispersion, absorption, transparence, brillance, un bon pouvoir couvrant et une bonne adaptabilité à l’impression. La dispersion détermine la brillance, la fluidité et la transparence de l’encre. La forme cristalline du nano carbonate de calcium est principalement cubique, et le nano carbonate de calcium du cube a une faible valeur d’absorption d’huile, il se caractérise par une bonne fluidité et une dispersion facile; la granulométrie est généralement comprise entre 20 nm et 100 nm ; la fluidité est liée à la forme cristalline et à la taille des particules, et les formes cristallines cubiques et sphériques montrent une plus grande fluidité, tandis que le type à chaîne montre une fluidité plus faible. Les fabricants doivent sélectionner le nano carbonate de calcium approprié en fonction du type d’encre produite ; un indice important de brillance de l’encre est le cristal de carbonate de calcium. La forme est liée à la distribution granulométrique. Le nano carbonate de calcium du cube a une distribution granulométrique étroite, qui est disposée de manière ordonnée dans le revêtement d’encre, rendant la surface imprimée lisse et montrant un bon lustre; l’exigence de blancheur est faible, car d’autres pigments doivent être ajoutés, une blancheur trop élevée entraînera une coloration difficile.

Dans l’industrie de l’encre, le nanocarbonate de calcium joue un rôle important. La qualité de l’encre détermine la qualité de l’imprimé. L’encre préparée avec du carbonate de calcium nano est lisse, stable, bonne imprimabilité et fort pouvoir couvrant.

Lors du processus d’impression, il présente également une bonne absorption de l’encre, ce qui favorise le séchage rapide de l’encre.

6、Application de nano carbonate de calcium dans la fabrication du papier

Dans l’industrie papetière, l’application du nano carbonate de calcium se situe principalement dans les aspects suivants :

En tant que charge de papier, le nano carbonate de calcium a une taille de particule petite et uniforme, une faible usure de l’équipement, des produits en papier fins et uniformes, une petite taille de particule, une grande valeur d’absorption d’huile et une surface spécifique, ce qui favorise la fermeté des pigments ; une bonne blancheur, une luminosité élevée et une bonne propriété de protection contre la lumière peuvent améliorer la blancheur et l’ombrage du papier; il peut économiser la quantité de pâte utilisée, réduire les coûts et être propice à la protection de l’environnement.

Dans le papier à cigarettes, l’ajout de nano carbonate de calcium est d’environ 45% à 50%, en raison de son indice de réfraction élevé et de sa bonne opacité, le tabac coupé à l’intérieur du papier à cigarettes ne peut pas être vu de l’extérieur ; lorsque la cigarette brûle, le CO2 libéré par le carbonate de calcium peut contrôler la vitesse de combustion dans une certaine mesure, mais ne fait pas éteindre la fumée. Dans le même temps, le carbonate de calcium peut très bien conserver la teneur en cendres après la combustion. Il peut augmenter la perméabilité à l’air du papier et réduire la teneur en goudron de la cigarette.

Dans le papier hygiénique de haute qualité, en particulier dans les produits pour femmes, les produits pour bébés tels que les serviettes hygiéniques, les couches, les couches et autres produits, le nano carbonate de calcium est largement utilisé pour produire un film de polyéthylène avec une bonne perméabilité à l’air et une bonne résistance à l’eau. De plus, en raison de la petite taille des particules du nanocarbonate de calcium, les produits sont délicats, ne blessent pas la peau et ne causeront pas d’inconfort sensoriel au corps humain.

Son application dans le couchage du papier. Différent de la charge papetière, le nano carbonate de calcium pour le revêtement est principalement transporté sous forme de suspension. Les avantages sont la réduction de la consommation d’énergie de production, la réduction des coûts, l’absence de poussière et la protection de l’environnement. Il peut être directement pompé pour être utilisé et simplifier le processus de production. Le nano carbonate de calcium peut améliorer la brillance, la blancheur, la douceur, la résistance de surface et l’absorption d’encre du papier couché en raison de sa blancheur élevée, de sa grande surface spécifique, de sa haute activité et de son bon renforcement.

Dans différents produits, les exigences de la forme de cristal de nano carbonate de calcium sont également différentes. Lorsqu’elles sont utilisées dans les charges papetières, elles sont principalement en forme de fuseau, en forme de chaîne et sphérique ; lorsqu’ils sont utilisés dans le papier à cigarettes, ils sont principalement en forme de fuseau et en forme d’aiguille; lorsqu’ils sont utilisés dans le couchage du papier, ils sont principalement en forme de fuseau, en forme de feuille et cubique.

L’application du nano carbonate de calcium dans l’industrie papetière a encore un grand potentiel de développement. Parce qu’il existe encore de nombreux goulots d’étranglement techniques et problèmes d’application à résoudre dans le processus d’utilisation, les produits de nano carbonate de calcium de haute qualité pour la fabrication du papier dépendent toujours de l’importation. Cependant, avec le développement continu de la technologie de fabrication du papier, le processus de fabrication du papier est passé de l’encollage acide à l’encollage neutre et alcalin, ce qui offre une bonne opportunité pour le développement du carbonate de calcium dans la fabrication du papier, et l’application du nano carbonate de calcium deviendra plus extensif.

Il existe de nombreuses entreprises impliquées dans les matières premières, les industries de production et d’application dans la chaîne industrielle du nanocarbonate de calcium. Afin de réaliser l’intégration de la chaîne industrielle, l’échange technique et l’innovation entre les entreprises concernées sont très importants. Ce n’est qu’en répondant à la demande de l’offre et de la demande parmi diverses industries et en élargissant le marché que nous pouvons obtenir des résultats gagnant-gagnant.

Source : Fan tiguo. Préparation et application de nano carbonate de calcium [D]. Université de technologie du Hubei, 2018