Нано-карбонат кальция также называют сверхмелким карбонатом кальция. Название стандарта — карбонат кальция сверхтонкого помола. Наиболее развитой отраслью производства нанокарбоната кальция является пластмассовая промышленность, которая в основном используется в производстве высококачественных пластмассовых изделий. Он может улучшить реологические свойства пластиковой маточной смеси и улучшить ее формуемость. В качестве пластичного наполнителя он выполняет функцию упрочнения и упрочнения, улучшения прочности на изгиб и модуля упругости при изгибе пластика, температуры термической деформации и стабильности размеров пластика, а также придания пластику теплового гистерезиса. Нано-карбонат кальция, используемый в чернилах, демонстрирует отличную дисперсию и прозрачность, отличный блеск, отличное впитывание чернил и высокую степень высыхания. Нанокарбонат кальция в качестве наполнителя чернил на основе смол обладает такими преимуществами, как хорошая стабильность, высокий блеск, отсутствие влияния на характеристики высыхания печатных красок и высокую адаптируемость.

Нано карбонат кальция — это разновидность функционального неорганического наполнителя с размером частиц 1-100 нм. Он широко используется в резине, пластмассах, производстве бумаги, чернилах, красках, герметиках и адгезивах, медицине, зубной пасте, продуктах питания и других областях. Однако для разных применений предъявляются разные требования к размеру частиц, форме кристаллов, маслопоглощающей способности и дисперсности нанокарбоната кальция.

1、nano Применение нанокарбоната кальция в пластмассах

При переработке и производстве пластмасс обычные продукты из карбоната кальция могут использоваться только в качестве общих наполнителей. Помимо использования в качестве наполнителей, модифицированный нанокарбонат кальция также может играть роль активатора и усиливающего агента, который может увеличивать объем пластмассовых изделий, повышать твердость и прочность изделий, улучшать характеристики обработки пластмасс и улучшать термостойкость, прочность на изгиб и модуль упругости пластмассовых изделий и другие показатели эффективности.

Нано-карбонат кальция широко используется при переработке ПВХ, ПС, ПП и других пластиков. Среди них наибольшее количество ПВХ, особенно для проводов и кабелей, труб и других изделий. Нано-карбонат кальция оказывает хорошее укрепляющее и упрочняющее действие на ПВХ-пластмассы. Его основные нано-характеристики делают обработанный ПВХ-пластик хорошими механическими свойствами, такими как прочность, барьер, огнестойкость и термическая стабильность.

Технические требования к нанокарбонату кальция в пластмассовой промышленности следующие:

Значение маслопоглощения: в пластмассовой промышленности обычно требуется очень низкий показатель маслопоглощения нанокарбоната кальция, потому что размер частиц нанокарбоната кальция небольшой, а удельная площадь поверхности большая. Если значение поглощения масла велико, во время смешивания будет израсходовано больше пластификатора, что приведет к увеличению вязкости системы, не только влияя на производительность обработки, но также увеличивая стоимость производства.

Форма кристалла: в основном кубическая, сферическая, эти изделия из кристаллов обладают меньшим сопротивлением потоку, их легко производить и обрабатывать, и они не влияют на блеск поверхности пластмассовых изделий.

Размер частиц: размер частиц нанокарбоната кальция, используемого в пластмассах, обычно составляет около 100 нм. Если размер частиц слишком большой, он не может отражать действие нанокарбоната кальция и повлияет на внешний вид продуктов; если размер частиц слишком мал, поверхностная энергия будет увеличиваться, и частицы будут серьезно агломерироваться, что трудно полностью диспергировать во время обработки, что приводит к образованию частиц на поверхности продуктов.

Дисперсность: следует выбирать нанокарбонат кальция с высокой дисперсностью. Если наночастицы карбоната кальция серьезно агломерируются, размер вторичных частиц будет намного больше, чем размер первичных частиц, в то время как сила сдвига при переработке и смешивании пластика не слишком велика. Некоторые нанокарбонаты кальция с серьезной агломерацией нелегко диспергировать, что приведет к локальным дефектам при нанесении и приведет к проблемам с качеством продукта.

Влажность: контроль влажности не должен превышать 0,5%. Если содержание влаги слишком велико, на пластиковой поверхности будут образовываться пузыри или пустоты.

Значение pH: значение pH нанокарбоната кальция должно быть ниже 10. Если значение pH слишком высокое, это повлияет на белизну и блеск поверхности продуктов, а также ухудшит внешний вид. В то же время высокий pH также увеличивает вязкость системы и влияет на процесс обработки.

Среди всех видов неметаллических минеральных порошковых материалов, используемых в пластмассовой промышленности, количество карбоната кальция является самым большим, составляя 60-70% от общего количества пластиковых добавок. Тем не менее, существует еще много проблем в области высокопроизводительных прикладных исследований, особенно как решить проблему агломерации нанокарбоната кальция, как улучшить эффект диспергирования нанокарбоната кальция и как улучшить прочность сцепления композитных материалов, которые не были эффективными. решено.

2 、 Применение нанокарбоната кальция в резине

Нано-карбонат кальция в основном используется в производстве шин, проволоки, кабеля и резиновых изделий в резиновой промышленности. Это может увеличить объем, снизить стоимость и улучшить производительность обработки резины. В настоящее время основным карбонатом кальция, используемым в резине, является тяжелый карбонат кальция и обычный легкий карбонат кальция. Область применения и сфера применения нанокарбоната кальция также расширяются. Резиновые изделия с нанокарбонатом кальция намного лучше обычного карбоната кальция в отношении удлинения, деформации сжатия, сопротивления текучести и сопротивления разрыву. Нанокарбонат кальция, обработанный по специальной технологии, обладает высокой поверхностной активностью. Под ультрафиолетовым облучением он может высвобождать свободно движущиеся электроны и легко реагировать с кислородом или органическими веществами, убивая вирусы и бактерии. Следовательно, нанокарбонат кальция также обладает эффектом стерилизации и дезинфекции.

Шина: нанокарбонат кальция может частично заменить технический углерод и белый углерод при производстве автомобильных шин, но все же существует пробел в эффекте армирования. Следовательно, он в основном применяется в деталях с меньшим напряжением, таких как боковина, смесь корда, резина внутреннего слоя, буферная резина и т. Д. При производстве нанокарбонат кальция и активный оксид цинка могут значительно улучшить прочность смеси протектора шины.

Резиновая трубка и лента: нанокарбонат кальция в основном используется для усиления и отбеливания резиновой трубки и ленты и в то же время улучшения диспергируемости резиновой смеси.

Провода и кабель: нанокарбонат кальция обычно используется в защитном покрытии шахтных проводов и кабелей, высоковольтных проводов и кабелей, морских проводов и кабелей, а также электрического провода и кабельного клея.

Технические требования к нанокарбонату кальция в резиновой промышленности следующие:

Величина маслопоглощения: резиновая промышленность предъявляет более высокие требования к маслопоглощающей способности нанокарбоната кальция. Чем выше показатель поглощения масла, тем лучше смачиваемость и усиление резины.

Кристаллическая форма: из-за высоких характеристик армирования резины кристаллическая форма нанокарбоната кальция должна быть в основном цепной или цепочечной, а сегменты цепи будут переплетаться друг с другом во время обработки, что может повысить прочность системы.

Размер частиц: размер частиц нанокарбоната кальция, используемого в резине, обычно составляет 80-120 нм. Если размер частиц слишком большой, усиливающий эффект не может быть достигнут. Однако, если размер частиц слишком мал, площадь контакта между размером частиц и инфильтрацией каучука увеличивается, что затрудняет диспергирование и влияет на смешение каучука.

Влажность: влажность не должна быть выше 0,5%. Если содержание влаги будет слишком высоким, время вулканизации будет увеличиваться, что не способствует увеличению скорости вулканизации.

Значение pH: значение pH нанокарбоната кальция в основном влияет на скорость его вулканизации, которую следует контролировать на уровне 9,5-10,5. Если значение pH низкое, скорость вулканизации замедлится, эффективность снизится, а потребление энергии увеличится.

Добавление нанокарбоната кальция в резину может усилить армирующий эффект резины, а также улучшить сопротивление старению, маслостойкость и диспергируемость материала. По сравнению с обычными легкими кальциевыми продуктами усиливающий эффект нанокарбоната кальция лучше, но хуже, чем углеродная сажа и кремнезем. Если сажу и диоксид кремния заменить нанокарбонатом кальция, прочность материала снизится. Если использованное количество слишком велико, произойдет залипание валика. Следовательно, техническая формула требует разумной отладки и постоянной оптимизации.

3 、 Применение нанокарбоната кальция в клеях

Клей в основном состоит из основного клея, отвердителя, наполнителя, связующего агента и катализатора. В связи с быстрым развитием в Китае недвижимости, упаковочных материалов, строительных материалов и других областей количество клея быстро увеличивается. Как один из важных наполнителей клеев, нанокарбонат кальция не только имеет невысокую цену, но и хорошо сочетается с клеями. Он может ускорять процесс сшивания клеев, улучшать тиксотропию, улучшать адгезию, прочность на разрыв и усиливающий эффект. В настоящее время технология нанесения нанокарбоната кальция в полисилоксановый герметик является относительно зрелой, но применение в полиуретановом клее все еще находится в зачаточном состоянии. Полиуретановый клей обладает отличной адгезией и стойкостью к старению, а также обладает способностью покрывать поверхность, которой не обладает силикон. Полиуретановый клей имеет очевидные преимущества с точки зрения защиты от загрязнений, хорошей адгезии и устойчивости к атмосферным воздействиям.

Основные технические требования к нанокарбонату кальция, используемому в клеях, следующие:

Показатель маслопоглощения: показатель маслопоглощения — это показатель, на который производители силиконового каучука обращают пристальное внимание, который напрямую влияет на смачиваемость нанокарбоната кальция в резине. Карбонат кальция с более высоким содержанием наночастиц имеет преимущества в механических свойствах и тиксотропии, но он приведет к образованию вязкого коллоида, потреблению большего количества добавок и увеличению стоимости производства. Требования к маслопоглощающей способности нанокарбоната кальция в системах рецептур разных производителей различны, что должно определяться в зависимости от обстоятельств.

Форма кристалла: обычно кубический или ромбический шестигранник, а также необходимо адаптировать к техническим требованиям и производственному оборудованию продукта.

Если размер частиц CaCO 3 слишком мал, чтобы его можно было контролировать, коллоид легко агломерируется; если размер частиц слишком мал, коллоид легко агломерируется

Влага: чем ниже содержание влаги, тем лучше использовать нанокарбонат кальция для клея, обычно менее 0,5%. Если содержание воды в нанокарбонате кальция выше, количество гидроксильных групп на поверхности увеличивается, и агрегаты имеют тенденцию агломерироваться друг с другом, образуя трехмерную сеть под действием базового каучука, что увеличивает вязкость каучука. увеличивает время перемешивания, снижает производительность и увеличивает потребление энергии; слишком много воды также вызывает увеличение потребления энергии. Она реагирует с добавками с образованием частиц, что приводит к плохому диспергированию продуктов и появлению частиц. В полиуретановом адгезиве много изоцианатных радикалов, которые легко гидролизуются. Образование CO2 — это явление вспенивания на поверхности продукта.

Значение pH: карбонат кальция представляет собой разновидность слабощелочной соли со значением pH 8-10. Агент покрытия поверхности из наноактивного карбоната кальция, как правило, представляет собой слабую органическую кислоту или соль органической кислоты, которая оказывает определенное нейтрализующее действие на ее поверхность. В процессе производства очень часто встречается явление возврата карбоната кальция в щелочь. Если щелочь не обработать должным образом, она будет генерировать воду с кислотным компонентом в каучуковом материале, которая будет гидролизовать силоксан с образованием неорганических частиц. Плохой внешний вид продукта также повлияет на его механические свойства.

Удельная поверхность: поскольку размер частиц контролируется на уровне 60 ~ 100 нм, соответствующая удельная площадь поверхности должна контролироваться на уровне 20 ~ 25 м2 / г. если удельная площадь поверхности слишком велика, усиливающий эффект будет усилен, но в то же время ухудшатся характеристики экструзии клея, что также повлияет на эффект диспергирования продукта.

В настоящее время, с дальнейшими исследованиями системы нанокарбоната кальция, она не будет играть ту же роль в области наноклея, такого как нанокарбонат кальция.

4 、 Применение нанокарбоната кальция в покрытиях

В покрытиях широко используются тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция и нанокарбонат кальция. По сравнению с тяжелым карбонатом кальция или обычным легким кальцием, нанокарбонат кальция не только лучше укрепляет, но также может улучшить укрывистость, блеск, прозрачность, быстросохнущие свойства и стабильность покрытий. В некоторых отраслях промышленности, таких как автомобильные покрытия и архитектурные покрытия, нанокарбонат кальция может частично или полностью заменить дорогой диоксид титана для снижения затрат предприятий.

Основная технология нанокарбоната кальция, используемого в системе пластизоля ПВХ, отмечена ：

Величина поглощения масла: в целом требования низкие. Если величина поглощения масла высока, вязкость системы увеличится, и потребуется больше пластификаторов, что увеличит стоимость производства. Однако требования к маслопоглощающей способности нанокарбоната кальция для разных продуктов не полностью одинаковы, что зависит от конкретной ситуации. Например, некоторым клиентам нужны продукты с высоким показателем поглощения масла, высокой вязкостью и высоким пределом текучести.

Форма кристалла: обычно кубическая

Размер частиц: обычно регулируется на уровне 60-100 нм. Если размер частиц слишком большой, вязкость системы будет уменьшена, механические свойства будут затронуты, а тиксотропия системы станет хуже; если размер частиц слишком мал, нанокарбонат кальция будет серьезно агломерировать, что легко приведет к плохому диспергированию и питтингу на поверхности коллоида. В то же время вязкость и предел текучести будут увеличены.

В дополнение к вышеуказанным обычным показателям обнаружения нанокарбонат кальция, используемый в системе пластизоля ПВХ, также имеет особые требования к некоторым свойствам применения.

Он обладает хорошей тиксотропностью, то есть разжижением при сильном сдвиге и утолщении при низком сдвиге. Когда нанокарбонат кальция применяется в системе пластизоля ПВХ, вязкость уменьшается при высокой скорости сдвига, что способствует растеканию покрытия. Однако в условиях низкой скорости сдвига до и после строительства вязкость становится выше, что может эффективно предотвращать провисание покрытия;

Обладая высоким пределом текучести, покрытие обладает хорошей прочностью и может предотвратить небольшие возмущения и внешние силовые воздействия;
Стабильность хорошего качества.

В настоящее время наблюдается большой разрыв в стабильности качества отечественного нанокарбоната кальция по сравнению с импортной продукцией, а некоторые хорошие показатели сложно получить и поддерживать.

5. Нанесение нанокарбоната кальция в чернила.

Чернила в основном состоят из пигментов, связующих, наполнителей, добавок и т. Д. Модифицированный нанокарбонат кальция имеет хорошую совместимость со связующим и обладает такими преимуществами, как высокий глянец, высокая стабильность, высокая адаптивность и не влияет на фактор чернил и производительность сушки. Это может всесторонне улучшить качество чернил и снизить производственные затраты.

Нанокарбонат кальция, используемый в чернилах, требует высокой производительности. После использования краска должна показать хорошую дисперсию, впитываемость, прозрачность, блеск, хорошую укрывистость и способность к печати. Дисперсия определяет глянцевитость, текучесть и прозрачность чернил. Кристаллическая форма нанокарбоната кальция в основном кубическая, а нанокарбонат кальция в виде куба имеет низкое маслоемкость. Он характеризуется хорошей текучестью и легким диспергированием; размер частиц обычно составляет от 20 до 100 нм; текучесть связана с формой кристаллов и размером частиц, кубические и сферические формы кристаллов показывают большую текучесть, в то время как цепной тип демонстрирует меньшую текучесть. Производители должны выбрать подходящий нанокарбонат кальция в соответствии с типом производимых чернил; Важным показателем глянцевитости чернил является кристалл карбоната кальция. Форма связана с гранулометрическим составом. Нанокарбонат кальция в кубе имеет узкий гранулометрический состав, который упорядоченно расположен в покрытии чернилами, что делает печатную поверхность гладкой и демонстрирует хороший блеск; требования к степени белизны низкие, поскольку необходимо добавить другие пигменты, слишком высокая белизна вызовет затруднение окрашивания.

В производстве красок важную роль играет нанокарбонат кальция. Качество чернил определяет качество печатной продукции. Чернила, приготовленные с использованием нанокарбоната кальция, являются гладкими, стабильными, хорошо печатаемыми и имеют сильную укрывистость.

В процессе печати он также показывает хорошее впитывание чернил, что способствует быстрому высыханию чернил.

6 、 Применение нанокарбоната кальция в производстве бумаги

В бумажной промышленности наночастицы карбоната кальция применяются в следующих аспектах:

В качестве наполнителя для бумаги нанокарбонат кальция имеет малый и однородный размер частиц, небольшой износ оборудования, тонкую и однородную бумажную продукцию, малый размер частиц, большое значение поглощения масла и удельную площадь поверхности, что способствует повышению стойкости пигментов; хорошая белизна, высокая яркость и хорошая светозащитная способность могут улучшить белизну и затенение бумаги; это может сэкономить количество используемой целлюлозы, снизить стоимость и способствовать защите окружающей среды.

В сигаретную бумагу добавка нанокарбоната кальция составляет примерно 45-50%, из-за его высокого показателя преломления и хорошей непрозрачности резаный табак внутри сигаретной бумаги не виден снаружи; когда сигарета горит, CO2, выделяющийся из карбоната кальция, может в определенной степени контролировать скорость горения, но не заставляет дым погаснуть. В то же время карбонат кальция может очень хорошо сохранять зольность после сгорания. Он может увеличить воздухопроницаемость бумаги и снизить содержание смол в сигарете.

В высококачественной туалетной бумаге, особенно в женских, детских товарах, таких как гигиенические салфетки, подгузники, подгузники и другие товары, нанокарбонат кальция широко используется для производства полиэтиленовой пленки с хорошей воздухопроницаемостью и водостойкостью. Кроме того, благодаря небольшому размеру частиц нанокарбоната кальция продукты являются нежными, не повреждают кожу и не вызывают сенсорного дискомфорта в организме человека.

Его применение в бумажном покрытии. В отличие от наполнителя для изготовления бумаги нанокарбонат кальция для нанесения покрытий в основном транспортируется в виде суспензии. Преимущества — экономия потребления энергии при производстве, снижение затрат, отсутствие пыли и защита окружающей среды. Его можно сразу же закачать, что упростит производственный процесс. Нано-карбонат кальция может улучшить глянцевитость, белизну, гладкость, поверхностную прочность и впитывание чернил мелованной бумаги благодаря ее высокой белизне, большой удельной поверхности, высокой активности и хорошему армированию.

В различных продуктах требования к форме кристаллов нанокарбоната кальция также различаются. При использовании в бумагоделательных наполнителях они в основном имеют веретенообразную, цепочечную и сферическую формы; при использовании в сигаретной бумаге они в основном имеют форму веретена и иглы; при использовании для покрытия бумаги они в основном имеют веретенообразную, листовую и кубическую форму.

Применение нанокарбоната кальция в бумажной промышленности все еще имеет большой потенциал развития. Поскольку в процессе использования все еще существует множество технических узких мест и прикладных проблем, которые необходимо решить, высококачественные продукты из нанокарбоната кальция для производства бумаги по-прежнему зависят от импорта. Однако с постоянным развитием технологии производства бумаги процесс изготовления бумаги изменился с кислотной проклейки на нейтральную и щелочную проклейку, что дает хорошие возможности для развития карбоната кальция в производстве бумаги, а применение нанокарбоната кальция станет более широким. обширный.

В производственной цепочке нанокарбоната кальция много предприятий, занимающихся сырьем, производством и применением. Для реализации интеграции производственной цепочки очень важен технический обмен и инновации между соответствующими предприятиями. Только удовлетворяя спрос и предложение в различных отраслях и расширяя рынок, мы можем добиться беспроигрышных результатов.

Источник: Fan tiguo. Приготовление и нанесение нанокарбоната кальция [D]. Хубэйский технологический университет, 2018 г.