Disebabkan oleh kesan permukaan dan sifat hidrofilik dan oleophobic nano-kalsium karbonat, nano-kalsium karbonat yang tidak diubah suai mempunyai kekurangan seperti serakan, pertalian yang lemah, dan aglomerasi mudah apabila digunakan pada polimer organik, yang menjejaskan kualiti produk secara serius. , yang membawa kepada kecacatan antara muka antara kedua-dua bahan, dan semakin tinggi jumlah pengisian nano-kalsium karbonat, semakin jelas kekurangan ini, dan pengisian yang berlebihan malah boleh memusnahkan prestasi asal bahan.
Oleh itu, nano kalsium karbonat biasanya tidak digunakan secara langsung. Zarah nano-kalsium karbonat selepas pengubahsuaian permukaan biasanya membentuk "aglomerasi lembut", dan "aglomerasi lembut" ini boleh dihancurkan melalui ricih mekanikal dan ayunan ultrasonik, dengan hanya sedikit pengendalian semasa proses permohonan. Oleh itu, pengubahsuaian permukaan nanometer kalsium karbonat adalah sangat penting.
Jenis pengubah suai kalsium karbonat nano
Laluan pengubahsuaian nano kalsium karbonat biasanya menggunakan tindak balas cantuman dan gandingan. Mengikut perbezaan dalam struktur dan ciri, pengubah boleh dibahagikan kepada surfaktan, agen gandingan, polimer dan bahan bukan organik.
Surfaktan
Pada masa ini, surfaktan yang paling biasa digunakan termasuk asid lemak, fosfat dan sebatian polimer.
Struktur kumpulan alkil rantai panjang pada satu hujung molekul pengubah asid lemak adalah serupa dengan polimer. Menurut prinsip perihalan yang sama, mereka boleh menjadi lebih serasi dengan matriks polimer; kumpulan polar seperti kumpulan karboksil di hujung molekul yang lain boleh digunakan dalam penjerapan fizikal atau kimia tak organik berlaku pada permukaan bahan (seperti nano-kalsium karbonat).
Ester fosfat terutamanya bertindak balas dengan ion fosfat dan ion kalsium untuk membentuk fosfat, yang disalut pada permukaan kalsium karbonat.
Pengubahsuaian dijalankan untuk memperbaiki sifat lipofilik dan hidrofobik permukaan kalsium karbonat nanometer.
Sebatian polimer diubah suai dengan mengawal saiz zarah nano untuk menukar keadaan permukaannya. Sebatian polimer yang mengandungi kumpulan asid sulfonik atau kumpulan asid karboksilik boleh digunakan sebagai pengubah, kebanyakannya kumpulan boleh terion.
Ejen gandingan
Ejen gandingan diubah suai dengan menggabungkan dua bahan dengan sifat yang sangat berbeza, kalsium karbonat dan organisma, melalui tindak balas kimia atau jalinan fizikal dengan kumpulan berfungsi pada permukaan kalsium karbonat masing-masing. Melalui jambatan molekul pada permukaan nanometer kalsium karbonat, agen gandingan diubah suai. , meningkatkan keserasian antara nanometer kalsium karbonat dan bahan organik.
Ejen gandingan Titanate dan ejen gandingan aluminat pada masa ini merupakan pengubah suai ejen gandingan nano-kalsium karbonat yang paling biasa digunakan.
Polimer dan bukan organik
Polimer ialah sejenis pengubah suai yang membentuk lapisan penjerapan fizikal atau kimia pada permukaan kalsium karbonat melalui penjerapan berarah dan memberikannya ciri-ciri cas untuk mengelakkan zarah kalsium karbonat daripada menggumpal dan menggumpal untuk meningkatkan penyebaran.
Sebagai pengubah suai, elektrolit tak organik diserap pada permukaan nano-kalsium karbonat, yang boleh meningkatkan nilai mutlak potensi permukaan nano-kalsium karbonat dengan ketara. Pada masa yang sama, tahap pembasahan antara permukaan nano-kalsium karbonat dan air juga dipertingkatkan, yang pada tahap tertentu menghalang nano-kalsium karbonat daripada terbentuk. pengagregatan dalam air.
Pengubah suai elektrolit tak organik yang biasa digunakan termasuk natrium aluminat, natrium silikat, tawas, asid fosforik pekat, dsb.
Kaedah pengubahsuaian nano kalsium karbonat
Kaedah semasa yang digunakan untuk pengubahsuaian permukaan nanometer kalsium karbonat terutamanya termasuk: pengubahsuaian tindak balas kimia tempatan, pengubahsuaian salutan permukaan, pengubahsuaian mikroemulsi, pengubahsuaian mekanikal dan pengubahsuaian permukaan tenaga tinggi.
Pengubahsuaian tindak balas kimia tempatan
Kaedah pengubahsuaian tindak balas kimia tempatan terutamanya mencapai tujuan pengubahsuaian melalui tindak balas kimia antara kumpulan berfungsi permukaan kalsium karbonat nanometer dan pengubahsuai. Ia terbahagi kepada dua proses: kaedah kering dan kaedah basah.
Pengubahsuaian kering: Pengubahsuaian kering adalah untuk menambah nano-kalsium karbonat ke dalam uli berkelajuan tinggi, memutar dan memanaskannya. Apabila ia dipanaskan pada suhu tertentu, tambahkan pengubahsuai permukaan dan lakukan pengubahsuaian menguli. Pengubahsuaian kering menggunakan kaedah pengadunan fizikal, dan prosesnya agak mudah. Walau bagaimanapun, kerana saiz zarah nano-kalsium karbonat adalah sangat kecil, antara 40-60nm, ia mempunyai luas permukaan khusus yang besar dan elektrik statik, dan ia mudah untuk memewap menjadi zarah yang lebih besar. Aglomerasi mengurangkan tahap pengaktifan zarah nano-kalsium karbonat dan penyebaran yang lemah, jadi kesan pengubahsuaian tidak sesuai.
Pengubahsuaian basah: Pengubahsuaian basah adalah untuk menambah pengubahsuai permukaan pada suspensi nano-kalsium karbonat untuk rawatan permukaan pada peringkat pengkarbonan yang lebih akhir, dan pengubahsuaian permukaan yang lengkap di bawah suhu dan keadaan kacau tertentu. Pengubahsuaian basah digunakan oleh pengeluar kalsium karbonat, dan aliran prosesnya ialah:
Selepas pengubahsuaian basah nano kalsium karbonat, ia perlu dikeringkan, disebarkan, dan dibungkus. Untuk bahagian penyebaran, tiga jenis peralatan disyorkan sebagai penyebar. Ia mempunyai kesan yang lebih baik.
- Sediakan jisim tertentu penggantungan Ca(OH)2, tambahkan jumlah agen kawalan bentuk kristal yang sesuai di bawah keadaan pemanasan dan kacau, dan kemudian masukkan gas campuran CO2 dan N2 untuk berkarbonat, dan ukur kadar pengkarbonan dengan kaedah pentitratan;
- Tambah jumlah pengubah permukaan yang sesuai pada ampaian nano-kalsium karbonat dan kacau dengan teliti untuk menjadikan pengubah permukaan menyaluti permukaan nano-kalsium karbonat secara sekata;
- Dapatkan zarah nano-kalsium karbonat yang diubah suai basah melalui penapisan sedutan, pengeringan, penghancuran dan penyaringan.
Kaedah pengubahsuaian salutan permukaan
Ia merujuk kepada kaedah pengubahsuaian di mana pengubahsuai permukaan dan permukaan kalsium karbonat nanometer disambungkan hanya dengan daya van der Waals atau kaedah fizikal tanpa tindak balas kimia.
Kaedah ini boleh menambah surfaktan kepada larutan semasa menyediakan nano-kalsium karbonat, mencapai tujuan penyediaan dan pengubahsuaian serentak, kerana kehadiran surfaktan menjadikan kalsium karbonat yang dihasilkan oleh kaedah ini mempunyai sifat penyebaran yang baik. bertambah baik.
Kaedah pengubahsuaian mikroemulsi
Kaedah pengubahsuaian mikroemulsi juga dipanggil pengubahsuaian enkapsulasi. Kaedah ini diubah suai dengan menyalut permukaan nano-kalsium karbonat dengan filem bahan lain untuk mengubah ciri-ciri wujud permukaan zarah.
Walaupun kaedah ini serupa dengan kaedah pengubahsuaian salutan permukaan, filem yang disalut pada permukaan nano-kalsium karbonat selepas pengubahsuaian melalui kaedah ini adalah lebih seragam daripada yang diubah suai oleh salutan permukaan.
Kaedah pengubahsuaian mekanokimia
Kaedah pengubahsuaian mekanokimia ialah kaedah pengubahsuaian yang menggunakan daya mekanikal yang kuat untuk mengaktifkan permukaan zarah secara sengaja, menyebabkan kekisi molekul beralih, mengubah struktur fizikal dan kimia dan struktur hablur permukaan, dan meningkatkan kereaktifan zarah dengan bahan organik atau bukan organik. .
Kaedah pengubahsuaian ini sangat berkesan untuk zarah kalsium karbonat yang besar. Bagi kalsium karbonat berskala nano, kerana saiz zarahnya yang kecil, kaedah pengubahsuaian mekanokimia melalui penghancuran dan pengisaran mekanikal tidak lagi boleh melakukan pengubahsuaian yang sangat baik. Kesan seksual.
Memberi permainan sepenuhnya kepada kesan nano zarah nano, menambah baik sifat permukaan nanozarah, menambah baik serakan dan keserasian zarah nano dalam matriks, dan menyediakan bahan komposit dengan prestasi cemerlang akan meluaskan bidang aplikasi bahan.
Nano kalsium karbonat adalah produk mewah dalam bidang kalsium karbonat. Apabila kualiti nano kalsium karbonat negara saya bertambah baik, kosnya terus berkurangan. Kini ia bukan sahaja boleh menggantikan import, malah mula dieksport ke pasaran antarabangsa. Saya percaya bahawa prospek pasaran nano kalsium karbonat domestik akan menjadi lebih dan lebih menjanjikan. .
