Debido al efecto superficial y las propiedades hidrofílicas y oleofóbicas del nanocarbonato de calcio, el nanocarbonato de calcio no modificado tiene deficiencias como dispersión, poca afinidad y fácil aglomeración cuando se aplica a polímeros orgánicos, lo que afecta gravemente la calidad del producto. , lo que provoca defectos en la interfaz entre los dos materiales, y cuanto mayor es la cantidad de relleno de nanocarbonato de calcio, más obvias se vuelven estas deficiencias, y el relleno excesivo puede incluso destruir el rendimiento original del material.
Por lo tanto, el nanocarbonato de calcio generalmente no se usa directamente. Las partículas de nanocarbonato de calcio después de la modificación de la superficie generalmente forman "aglomeraciones suaves", y esta "aglomeración suave" se puede desintegrar mediante cizallamiento mecánico y oscilación ultrasónica, con solo un poco de manipulación durante el proceso de aplicación. Por lo tanto, la modificación de la superficie del carbonato de calcio nanométrico es de gran importancia.
Tipos de modificadores de nanocarbonato de calcio
La ruta de modificación del nanocarbonato de calcio generalmente adopta reacciones de injerto y acoplamiento. Según las diferencias en estructura y características, los modificadores se pueden dividir en tensioactivos, agentes de acoplamiento, polímeros y sustancias inorgánicas.
tensioactivo
Actualmente, los tensioactivos más utilizados incluyen ácidos grasos, fosfatos y compuestos poliméricos.
La estructura del grupo alquilo de cadena larga en un extremo de la molécula modificadora de ácidos grasos es similar a la de los polímeros. Según el principio de descripción similar, pueden ser mejor compatibles con la matriz polimérica; Los grupos polares, como los grupos carboxilo en el otro extremo de la molécula, se pueden utilizar en materiales inorgánicos. La adsorción física o química se produce en la superficie de los materiales (como el nanocarbonato de calcio).
El éster de fosfato reacciona principalmente con iones de fosfato e iones de calcio para formar fosfato, que recubre la superficie del carbonato de calcio.
La modificación se lleva a cabo para mejorar las propiedades lipófilas e hidrofóbicas de la superficie nanométrica de carbonato de calcio.
Los compuestos poliméricos se modifican controlando el tamaño de las nanopartículas para cambiar su estado superficial. Como modificadores se pueden utilizar compuestos poliméricos que contienen grupos de ácido sulfónico o grupos de ácido carboxílico, en su mayoría grupos ionizables.
Asesor de parejas
El agente de acoplamiento se modifica combinando dos materiales con propiedades muy diferentes, carbonato de calcio y organismos, mediante reacciones químicas o entrelazamientos físicos con los grupos funcionales en la superficie del carbonato de calcio respectivamente. A través del puente molecular en la superficie del carbonato de calcio nanométrico se modifica el agente de acoplamiento. , mejorando la compatibilidad entre el carbonato de calcio nanométrico y los materiales orgánicos.
El agente de acoplamiento de titanato y el agente de acoplamiento de aluminato son actualmente los modificadores de nanocarbonato de calcio del agente de acoplamiento más utilizados.
Polímeros e inorgánicos.
El polímero es un tipo de modificador que forma una capa de adsorción física o química en la superficie del carbonato de calcio mediante adsorción direccional y le otorga características de carga para evitar que las partículas de carbonato de calcio se aglomeren y aglomeren para mejorar la dispersión.
Como modificador, los electrolitos inorgánicos se adsorben en la superficie del nanocarbonato de calcio, lo que puede aumentar significativamente el valor absoluto del potencial superficial del nanocarbonato de calcio. Al mismo tiempo, también aumenta el grado de humectación entre la superficie del nanocarbonato de calcio y el agua, lo que hasta cierto punto evita que se forme nanocarbonato de calcio. agregación en agua.
Los modificadores de electrolitos inorgánicos comúnmente utilizados incluyen aluminato de sodio, silicato de sodio, alumbre, ácido fosfórico condensado, etc.
Método de modificación de nanocarbonato de calcio.
Los métodos actuales utilizados para la modificación de la superficie del carbonato de calcio nanométrico incluyen principalmente: modificación de reacción química local, modificación del recubrimiento de la superficie, modificación de microemulsión, modificación mecánica y modificación de la superficie de alta energía.
Modificación de reacción química local.
El método de modificación de reacción química local logra principalmente el propósito de modificación a través de la reacción química entre los grupos funcionales superficiales del carbonato de calcio nanométrico y el modificador. Se divide en dos procesos: método seco y método húmedo.
Modificación en seco: la modificación en seco consiste en agregar carbonato de nanocalcio en una amasadora de alta velocidad, girarla y calentarla. Cuando se calienta a una temperatura determinada, agregue un modificador de superficie y realice la modificación del amasado. La modificación en seco adopta un método de mezcla física y el proceso es relativamente simple. Sin embargo, debido a que el tamaño de partícula del nanocarbonato de calcio es muy pequeño, entre 40 y 60 nm, tiene una gran superficie específica y electricidad estática, y es fácil de condensar en partículas más grandes. La aglomeración reduce el grado de activación de las partículas de nanocarbonato de calcio y la mala dispersión, por lo que el efecto de modificación no es ideal.
Modificación húmeda: la modificación húmeda consiste en agregar modificadores de superficie a la suspensión de carbonato de nanocalcio para el tratamiento de la superficie en la etapa posterior de la carbonización y completar la modificación de la superficie bajo ciertas temperaturas y condiciones de agitación. Los fabricantes de carbonato de calcio utilizan la modificación húmeda y su flujo de proceso es:
Después de la modificación húmeda del nanocarbonato de calcio, es necesario secarlo, dispersarlo y empaquetarlo. Para la parte dispersante se recomiendan tres tipos de equipos como dispersores. Tiene mejor efecto.
- Prepare una cierta masa de suspensión de Ca (OH) 2, agregue una cantidad adecuada de agente de control de forma cristalina en condiciones de calentamiento y agitación, y luego introduzca una mezcla de gases de CO2 y N2 para carbonizar y medir la tasa de carbonización mediante el método de titulación;
- Agregue una cantidad adecuada de modificador de superficie a la suspensión de nanocarbonato de calcio y revuelva bien para que el modificador de superficie cubra uniformemente la superficie del nanocarbonato de calcio;
- Obtenga partículas de nanocarbonato de calcio modificadas en húmedo mediante filtración por succión, secado, trituración y tamizado.
Método de modificación del revestimiento de superficie.
Se refiere a un método de modificación en el que el modificador de superficie y la superficie nanométrica de carbonato de calcio se conectan únicamente mediante la fuerza de Van der Waals o métodos físicos sin reacción química.
Este método puede agregar surfactante a la solución mientras se prepara nanocarbonato de calcio, logrando el propósito de preparación y modificación simultáneas, porque la presencia de surfactante hace que el carbonato de calcio producido por este método tenga buenas propiedades de dispersión. mejorar.
Método de modificación de microemulsión.
El método de modificación de microemulsión también se denomina modificación de encapsulación. Este método se modifica recubriendo la superficie del nanocarbonato de calcio con una película de otras sustancias para cambiar las características inherentes de la superficie de la partícula.
Aunque este método es similar al método de modificación del recubrimiento de la superficie, la película recubierta sobre la superficie del nanocarbonato de calcio después de la modificación mediante este método es más uniforme que la modificada mediante el recubrimiento de la superficie.
Métodos de modificación mecanoquímica.
El método de modificación mecanoquímica es un método de modificación que utiliza una fuerte fuerza mecánica para activar intencionalmente la superficie de la partícula, provocando que la red molecular se desplace, cambiando su estructura física y química y la estructura cristalina de la superficie, y mejorando la reactividad de las partículas con sustancias orgánicas o inorgánicas. .
Este método de modificación es muy eficaz para partículas grandes de carbonato cálcico. En cuanto al carbonato de calcio a nanoescala, debido a su pequeño tamaño de partícula, el método de modificación mecanoquímica mediante trituración y molienda mecánicas ya no puede ejercer una modificación excelente. Efectos sexuales.
Aprovechar al máximo los nanoefectos de las nanopartículas, mejorar las propiedades superficiales de las nanopartículas, mejorar la dispersión y la compatibilidad de las nanopartículas en la matriz y preparar materiales compuestos con excelente rendimiento ampliarán los campos de aplicación de los materiales.
El nanocarbonato de calcio es un producto de alta gama en el campo del carbonato de calcio. A medida que mejora la calidad del nanocarbonato de calcio de mi país, el costo sigue disminuyendo. Ahora no sólo puede sustituir las importaciones, sino también empezar a exportarse al mercado internacional. Creo que las perspectivas de mercado del nanocarbonato de calcio nacional serán cada vez más prometedoras. .
