O nano carbonato de cálcio também é denominado carbonato de cálcio superfino. O nome do padrão é carbonato de cálcio superfino. A indústria mais madura de nano carbonato de cálcio é a indústria de plástico, que é usada principalmente em produtos plásticos de alta qualidade. Pode melhorar a propriedade reológica do masterbatch de plástico e melhorar sua conformabilidade. Como enchimento de plástico, tem a função de endurecer e reforçar, melhorando a resistência à flexão e o módulo de elasticidade à flexão do plástico, a temperatura de deformação térmica e a estabilidade dimensional do plástico, além de dotá-lo de histerese térmica. Carbonato de nano cálcio usado em produtos de tinta mostra excelente dispersão e transparência, excelente brilho e excelente absorção de tinta e alta secura. Carbonato de nano cálcio como enchimento de tinta à base de resina tem as vantagens de boa estabilidade, alto brilho, nenhuma influência no desempenho de secagem da tinta de impressão e forte adaptabilidade.

O nano carbonato de cálcio é um tipo de enchimento inorgânico funcional com tamanho de partícula de 1-100 nm. É amplamente utilizado em borracha, plásticos, fabricação de papel, tinta, tinta, selante e adesivo, medicina, pasta de dente, alimentos e outros campos. No entanto, diferentes aplicações têm diferentes requisitos no tamanho de partícula, formato do cristal, valor de absorção de óleo e dispersão de carbonato de nano cálcio.

1、Aplicação de nano carbonato de cálcio em plásticos

No processamento e produção de plásticos, produtos comuns de carbonato de cálcio podem ser usados apenas como enchimentos gerais. Além de ser usado como enchimentos, o nano carbonato de cálcio modificado também pode desempenhar o papel de ativador e agente de reforço, que pode aumentar o volume de produtos de plástico, aumentar a dureza e a resistência dos produtos, melhorar o desempenho de processamento de plásticos e melhorar o resistência ao calor, resistência à flexão e módulo de elasticidade de produtos plásticos E outros indicadores de desempenho.

Carbonato de nano cálcio tem sido amplamente utilizado no processamento de PVC, PS, PP e outros plásticos. Dentre eles, a quantidade de PVC é a maior, principalmente para fios e cabos, tubos e outros produtos. O carbonato de nanocálcio tem um bom efeito de reforço e endurecimento em plásticos de PVC. Suas principais características nano fazem com que os plásticos de PVC processados tenham boas propriedades mecânicas como resistência, barreira, retardante de chamas e estabilidade térmica.

Os requisitos técnicos do nano carbonato de cálcio na indústria de plástico são os seguintes:

Valor de absorção de óleo: a indústria de plástico geralmente requer um valor de absorção de óleo muito baixo de nano carbonato de cálcio, porque o tamanho de partícula do nano carbonato de cálcio é pequeno e a área de superfície específica é grande. Se o valor de absorção de óleo for grande, mais plastificante será consumido durante a mistura, o que aumentará a viscosidade do sistema, não só afetando o desempenho do processamento, mas também aumentando o custo de produção.

Forma de cristal: principalmente cúbica, esférica, esses produtos de cristal apresentam menos resistência ao fluxo, são fáceis de produzir e processar e não afetam o brilho da superfície dos produtos plásticos.

Tamanho de partícula: o tamanho de partícula de carbonato de nano cálcio usado em plásticos é geralmente controlado em cerca de 100 nm. Se o tamanho da partícula for muito grande, ele não pode refletir o efeito do nano carbonato de cálcio e afetará a aparência dos produtos; se o tamanho da partícula for muito pequeno, a energia da superfície aumentará e as partículas se aglomerarão seriamente, o que é difícil de ser completamente disperso durante o processamento, resultando em partículas na superfície dos produtos.

Dispersibilidade: nano carbonato de cálcio com alta dispersão deve ser selecionado. Se o nano carbonato de cálcio se aglomera seriamente, o tamanho da partícula secundária será muito maior do que o tamanho da partícula primária, enquanto a força de cisalhamento do processamento e da mistura do plástico não é muito forte. Alguns nano carbonato de cálcio com aglomeração grave não são fáceis de dispersar, o que causará defeitos locais de aplicação e problemas de qualidade do produto.

Umidade: o controle de umidade não deve ser superior a 0,5%. Se o teor de umidade for muito alto, a superfície de plástico produzirá bolhas ou cavidades.

Valor de pH: o valor de pH do nano carbonato de cálcio deve ser controlado abaixo de 10. Se o valor de pH for muito alto, isso afetará a brancura e o brilho da superfície dos produtos, piorando a aparência. Ao mesmo tempo, o pH alto também aumentará a viscosidade do sistema e afetará o processo de processamento.

Entre todos os tipos de materiais em pó mineral não metálico usados na indústria de plástico, a quantidade de carbonato de cálcio é a maior, representando 60-70% da quantidade total de aditivos plásticos. No entanto, ainda existem muitos problemas na pesquisa de aplicação de alto desempenho, especialmente como resolver a aglomeração de carbonato de nano cálcio, como melhorar o efeito de dispersão do carbonato de cálcio nano e como melhorar a resistência de ligação de materiais compostos não foram efetivamente resolvido.

2、Aplicação de nano carbonato de cálcio em borracha

Carbonato de nano cálcio é usado principalmente em pneus, fios, cabos e produtos de borracha na indústria de borracha. Pode aumentar o volume, reduzir custos e melhorar o desempenho do processamento da borracha. Atualmente, o principal carbonato de cálcio usado na borracha é o carbonato de cálcio pesado e o carbonato de cálcio leve comum. O campo de aplicação e o escopo do nano carbonato de cálcio também estão se expandindo. Os produtos de borracha com nano carbonato de cálcio são muito melhores do que o carbonato de cálcio comum em alongamento, deformação por compressão, resistência ao escoamento e resistência ao rasgo. O nano carbonato de cálcio tratado por tecnologia especial possui alta atividade de superfície. Sob irradiação ultravioleta, pode liberar elétrons em movimento livre e reagir facilmente com oxigênio ou substâncias orgânicas para matar vírus e bactérias. Portanto, o nano carbonato de cálcio também tem o efeito de esterilização e desinfecção.

Pneus: o nano carbonato de cálcio pode substituir parcialmente o negro de fumo e o negro de fumo branco na produção de pneus de automóveis, mas ainda há uma lacuna no efeito de reforço. Portanto, é aplicado principalmente nas peças com menos tensão, como parede lateral, composto de cabo, borracha da camada interna, borracha tampão, etc. Na produção, carbonato de nano cálcio e óxido de zinco ativo podem melhorar muito a resistência do composto do piso do pneu.

Tubo de borracha e fita: o nano carbonato de cálcio é usado principalmente para fortalecer e branquear o tubo de borracha e a fita e, ao mesmo tempo, melhorar a dispersibilidade do composto de borracha.

Fios e cabos: carbonato de nano cálcio é geralmente usado na capa protetora de fios e cabos de minas, fios e cabos de alta tensão, fios e cabos marinhos e fios elétricos e cola de cabos.

Os requisitos técnicos do nano carbonato de cálcio na indústria da borracha são os seguintes:

Valor de absorção de óleo: a indústria da borracha tem requisitos mais altos para o valor de absorção de óleo do nano carbonato de cálcio. Quanto maior o valor de absorção de óleo, melhor será a molhabilidade e o reforço da borracha.

Forma de cristal: devido ao alto desempenho de reforço da borracha, a forma de cristal do nano carbonato de cálcio deve ser principalmente como uma corrente ou como uma corrente, e os segmentos da corrente se enredarão durante o processamento, o que pode aumentar a resistência do sistema

Tamanho de partícula: o tamanho de partícula de carbonato de nano cálcio usado na borracha é geralmente de 80-120 nm. Se o tamanho da partícula for muito grande, o efeito de reforço não pode ser alcançado. Porém, se o tamanho da partícula for muito pequeno, a área de contato entre o tamanho da partícula e a infiltração da borracha aumenta, o que dificulta a dispersão e afeta a mistura da borracha.

Umidade: o teor de umidade não deve ser superior a 0,5%. Se o teor de umidade for muito alto, o tempo de queima da vulcanização será prolongado, o que não contribui para o aumento da taxa de vulcanização.

Valor de pH: o valor de pH do nano carbonato de cálcio afeta principalmente sua taxa de vulcanização, que deve ser controlada em 9,5-10,5. Se o valor do pH for baixo, a taxa de vulcanização diminuirá, a eficiência será reduzida e o consumo de energia aumentará.

Adicionar nanocarbonato de cálcio à borracha pode aumentar o efeito de reforço da borracha e também melhorar a resistência ao envelhecimento, a resistência ao óleo e a dispersibilidade do material. Comparado com produtos leves de cálcio comuns, o efeito de reforço do nano carbonato de cálcio é melhor, mas pior do que o negro de fumo e a sílica. Se o negro de fumo e a sílica forem substituídos por nano carbonato de cálcio, a resistência do material será reduzida. Se a quantidade de uso for muito grande, o fenômeno de aderência do rolo ocorrerá. Portanto, a fórmula técnica precisa de depuração razoável e otimização contínua.

3、Aplicação de nano carbonato de cálcio em adesivos

O adesivo é composto principalmente de cola base, agente de cura, enchimento, agente de acoplamento e catalisador. Com o rápido desenvolvimento do mercado imobiliário chinês, materiais de embalagem, materiais de construção e outros campos, a quantidade de adesivos aumenta rapidamente. Como um dos importantes enchimentos de adesivos, o nano carbonato de cálcio não só tem preço baixo, mas também tem boa compatibilidade com adesivos. Pode acelerar o processo de reticulação de adesivos, melhorar a tixotropia, melhorar a adesão, resistência à tração e efeito de reforço. Atualmente, a tecnologia de aplicação de nano carbonato de cálcio em selante de polissiloxano está relativamente madura, mas a aplicação em adesivo de poliuretano ainda está em sua infância. O adesivo de poliuretano tem excelente aderência e resistência ao envelhecimento e tem a propriedade de revestimento de superfície que o silicone não possui. No campo de aplicação de adesivo de poliuretano livre de poluição, boa adesão e resistência às intempéries.

Os principais requisitos técnicos do nano carbonato de cálcio usado em adesivos são os seguintes:

Valor de absorção de óleo: o valor de absorção de óleo é um índice ao qual os fabricantes de borracha de silicone prestam muita atenção, que afeta diretamente a molhabilidade do nano carbonato de cálcio na borracha. Maior nano carbonato de cálcio tem vantagens nas propriedades mecânicas e tixotropia, mas levará ao colóide viscoso, consumirá mais aditivos e aumentará o custo de produção. Os requisitos de valor de absorção de óleo de carbonato de nano cálcio em sistemas de formulação de diferentes fabricantes são diferentes, o que deve ser determinado por Depende das circunstâncias.

Forma cristalina: geralmente hexaedro cúbico ou rômbico, e também precisa se adaptar aos requisitos técnicos e equipamentos de produção do produto.

Se o tamanho da partícula de CaCO 3 for muito pequeno para ser controlado, o colóide será fácil de aglomerar; se o tamanho da partícula for muito pequeno, o colóide será facilmente aglomerado

Umidade: quanto menor o teor de umidade, melhor o nano carbonato de cálcio é usado para adesivos, geralmente menos de 0,5%. Se o teor de água do nano carbonato de cálcio for maior, os grupos hidroxila na superfície aumentam e os agregados tendem a se aglomerar, formando uma rede tridimensional sob a ação da borracha base, o que aumenta a viscosidade da borracha , prolonga o tempo de mistura, reduz a produção e aumenta o consumo de energia; o excesso de água também provoca o aumento do consumo de energia. Reage com os aditivos para produzir partículas, resultando em má dispersão dos produtos e no aparecimento de partículas. No adesivo de poliuretano, existem muitos radicais isocianato, que são fáceis de hidrolisar. A formação de CO2 é o fenômeno de formação de espuma na superfície do produto.

Valor de pH: o carbonato de cálcio é um tipo de sal alcalino fraco com valor de pH de 8-10. O agente de revestimento de superfície de carbonato de cálcio nano ativo é geralmente ácido orgânico fraco ou sal de ácido orgânico, que tem um certo efeito de neutralização em sua superfície. No processo de produção, o fenômeno do carbonato de cálcio retornando ao álcali é muito comum. Se o álcali não for tratado adequadamente, ele irá gerar água com o componente ácido do material de borracha, que hidrolisará o siloxano para produzir partículas inorgânicas. A aparência ruim do produto também afetará suas propriedades mecânicas.

Área de superfície específica: como o tamanho da partícula é controlado em 60 ~ 100 nm, a área de superfície específica correspondente deve ser controlada em 20 ~ 25m2 / g. se a área de superfície específica for muito grande, o efeito de reforço será aumentado, mas ao mesmo tempo, o desempenho de extrusão do adesivo será deteriorado e o efeito de dispersão do produto também será afetado.

No momento, com as pesquisas futuras do sistema de nano carbonato de cálcio, ele não desempenhará o mesmo papel no campo do nano adesivo, como o nano carbonato de cálcio.

4、Aplicação de nano carbonato de cálcio em revestimentos

Carbonato de cálcio pesado, carbonato de cálcio leve e carbonato de nano cálcio são amplamente usados em revestimentos. Comparado com o carbonato de cálcio pesado ou o cálcio leve comum, o nano carbonato de cálcio não apenas tem um melhor efeito de reforço, mas também pode melhorar o poder de cobertura, brilho, transparência, propriedade de secagem rápida e estabilidade dos revestimentos. Em alguns setores, como revestimentos automotivos e arquitetônicos, o nanocarbonato de cálcio pode substituir parcial ou completamente o caro dióxido de titânio para reduzir o custo das empresas.

A principal tecnologia de nano carbonato de cálcio usada no sistema de plastisol de PVC é marcada com:

Valor de absorção de óleo: geralmente, os requisitos são baixos. Se o valor de absorção de óleo for alto, a viscosidade do sistema aumentará e mais plastificantes serão necessários, o que aumentará o custo de produção. No entanto, os requisitos de valor de absorção de óleo do nano carbonato de cálcio para produtos diferentes não são completamente os mesmos, o que depende da situação específica. Por exemplo, alguns clientes precisam de produtos com alto valor de absorção de óleo, alta viscosidade e alto valor de rendimento.

Forma de cristal: geralmente cúbica

Tamanho de partícula: geralmente controlado a 60-100 nm. Se o tamanho da partícula for muito grande, a viscosidade do sistema será reduzida, as propriedades mecânicas serão afetadas e a tixotropia do sistema piorará; se o tamanho da partícula for muito pequeno, o nano carbonato de cálcio se aglomerará seriamente, o que levará facilmente a uma má dispersão e corrosão na superfície do colóide. Ao mesmo tempo, a viscosidade e o valor do rendimento serão aumentados.

Além dos índices de detecção convencionais acima, o nano carbonato de cálcio usado no sistema de plastisol de PVC também tem requisitos especiais para algumas propriedades de aplicação

Tem boa tixotropia, ou seja, espessamento de alto cisalhamento e baixo espessamento de cisalhamento. Quando o nano carbonato de cálcio é aplicado no sistema de plastisol de PVC, a viscosidade diminui em alta taxa de cisalhamento, o que conduz ao fluxo do revestimento. No entanto, sob a condição de baixa taxa de cisalhamento antes e depois da construção, a viscosidade torna-se mais alta, o que pode efetivamente impedir que o revestimento se curve;

Com alto valor de rendimento, o revestimento tem boa resistência e pode evitar pequenos distúrbios e impacto de força externa;
Estabilidade de boa qualidade.

Atualmente, há uma grande lacuna na estabilidade da qualidade do nano carbonato de cálcio doméstico em comparação com os produtos importados, e alguns bons indicadores são difíceis de aparecer e manter.

5、Aplicação de nano carbonato de cálcio na tinta

A tinta é composta principalmente de pigmentos, aglutinantes, enchimentos, aditivos, etc. o nano carbonato de cálcio modificado tem boa compatibilidade com o aglutinante e tem as vantagens de alto brilho, forte estabilidade, forte adaptabilidade e não afeta o fator de tinta e desempenho de secagem. Pode melhorar de forma abrangente a qualidade da tinta e reduzir o custo de produção.

Carbonato de nano cálcio usado em tinta requer alto desempenho. Após o uso, a tinta deve apresentar boa dispersão, absorção, transparência, brilho, bom poder de cobertura e adaptabilidade de impressão. A dispersão determina o brilho, fluidez e transparência da tinta. A forma de cristal do nano carbonato de cálcio é principalmente cúbica, e o nano carbonato de cálcio do cubo tem baixo valor de absorção de óleo, é caracterizado por boa fluidez e fácil dispersão; o tamanho da partícula é geralmente entre 20 nm e 100 nm; a fluidez está relacionada à forma do cristal e ao tamanho da partícula, sendo que as formas cúbica e esférica do cristal apresentam maior fluidez, enquanto o tipo em cadeia apresenta menor fluidez. Os fabricantes precisam selecionar o nano carbonato de cálcio apropriado de acordo com o tipo de tinta produzida; um importante índice de brilho da tinta é o cristal de carbonato de cálcio. A forma está relacionada à distribuição do tamanho das partículas. O nano carbonato de cálcio do cubo tem uma distribuição de tamanho de partícula estreita, que é organizada ordenadamente no revestimento de tinta, tornando a superfície impressa lisa e apresentando bom brilho; a exigência de brancura é baixa, porque outros pigmentos precisam ser adicionados, uma brancura muito alta dificultará a coloração.

Na indústria de tintas, o nano carbonato de cálcio desempenha um papel importante. A qualidade da tinta determina a qualidade do material impresso. A tinta preparada com carbonato de nano cálcio é suave, estável, boa capacidade de impressão e forte poder de cobertura.

No processo de impressão, também apresenta boa absorção da tinta, o que favorece a secagem rápida da tinta.

6、Aplicação de nano carbonato de cálcio na fabricação de papel

Na indústria de papel, a aplicação de nano carbonato de cálcio é principalmente nos seguintes aspectos:

Como enchimento de papel, o nano carbonato de cálcio tem tamanho de partícula pequeno e uniforme, pequeno desgaste no equipamento, produtos de papel finos e uniformes, tamanho de partícula pequeno, grande valor de absorção de óleo e área de superfície específica, o que é propício para a firmeza dos pigmentos; boa brancura, alto brilho e boa propriedade de proteção contra luz podem melhorar a brancura e o sombreamento do papel; pode economizar a quantidade de celulose usada, reduzir o custo e ser favorável à proteção ambiental.

No papel do cigarro, a adição de nano carbonato de cálcio é de cerca de 45% – 50%, devido ao seu alto índice de refração e boa opacidade, o tabaco cortado dentro do papel do cigarro não pode ser visto de fora; quando o cigarro está queimando, o CO2 liberado do carbonato de cálcio pode controlar até certo ponto a velocidade de queima, mas não pode fazer a fumaça se extinguir. Ao mesmo tempo, o carbonato de cálcio pode manter muito bem o teor de cinzas após a combustão. Pode aumentar a permeabilidade do papel ao ar e reduzir o teor de alcatrão no cigarro.

Em papel higiênico de alta qualidade, especialmente em produtos femininos, produtos para bebês, como absorventes higiênicos, fraldas, fraldas e outros produtos, o nano carbonato de cálcio é amplamente utilizado para produzir filme de polietileno com boa permeabilidade ao ar e resistência à água. Além disso, devido ao pequeno tamanho de partícula de carbonato de nano cálcio, os produtos são delicados, não machucam a pele e não causam desconforto sensorial ao corpo humano.

Sua aplicação no revestimento de papel. Diferente do enchimento para fabricação de papel, o nano carbonato de cálcio para revestimento é transportado principalmente na forma de pasta. As vantagens são economia de consumo de energia de produção, redução de custos, sem poeira e proteção ambiental. Pode ser colocado em uso diretamente e simplificar o processo de produção. O carbonato de nano cálcio pode melhorar o brilho, a brancura, a suavidade, a resistência superficial e a absorção de tinta do papel revestido devido à sua alta brancura, grande área de superfície específica, alta atividade e bom reforço.

Em produtos diferentes, os requisitos da forma de cristal de nano carbonato de cálcio também são diferentes. Quando usados em enchimentos para fabricação de papel, eles são principalmente em forma de fuso, em forma de corrente e esféricos; quando usados em papel de cigarro, eles são principalmente em forma de fuso e agulha; quando usados no revestimento de papel, eles são principalmente em forma de fuso, em forma de folha e cúbicos.

A aplicação de nano carbonato de cálcio na indústria papeleira ainda tem grande potencial de desenvolvimento. Como ainda existem muitos gargalos técnicos e problemas de aplicação a serem resolvidos no processo de uso, os produtos de nano carbonato de cálcio de alto grau para a fabricação de papel ainda dependem da importação. No entanto, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de fabricação de papel, o processo de fabricação de papel mudou de colagem ácida para colagem neutra e alcalina, o que fornece uma boa oportunidade para o desenvolvimento de carbonato de cálcio na fabricação de papel, e a aplicação de nano carbonato de cálcio se tornará mais extenso.

Existem muitas empresas envolvidas nas indústrias de matérias-primas, produção e aplicação na cadeia industrial do carbonato de nano cálcio. Para realizar a integração da cadeia industrial, o intercâmbio técnico e a inovação entre as empresas relevantes são muito importantes. Somente atendendo à demanda de oferta e demanda entre vários setores e expandindo o mercado podemos alcançar resultados ganha-ganha.

Fonte: Fan tiguo. Preparação e aplicação de nano carbonato de cálcio [D]. Universidade de tecnologia de Hubei, 2018