納米活性碳酸鈣的工業(yè)制備方法。該方法在一定濃度的Ca(OH)2的懸浮液中通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化。通過(guò)對(duì)Ca(OH)2懸浮液的溫度、二氧化碳?xì)怏w的流量控制碳酸鈣晶核的成核速率;在碳化至形成一定的晶核數(shù)后,由晶核形成控制轉(zhuǎn)化為晶體生長(zhǎng)控制,此時(shí)加入晶形調(diào)節(jié)劑控制各晶面的生長(zhǎng)速率,從而達(dá)到形貌可控;繼續(xù)碳化至終點(diǎn)加入分散劑調(diào)節(jié)粒子表面電荷得均分散的立方形碳酸鈣納米顆粒;然后將均分散的立方形納米碳酸鈣顆粒進(jìn)行液相表面包覆處理。所獲得的納米活性碳酸鈣粒子在25~100nm之間可控,立方形,比表面大于25m2/g,粒徑分布GSD為1.57,吸油值小于28g/100gCaCO3,且無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。所獲得的產(chǎn)品性能,可作為橡膠、塑料以及汽車底漆中的功能填料。
橡膠
應(yīng)用范圍:天然膠,丁腈,丁苯,混煉膠等,適用于輪胎、膠管、膠帶以及油封、汽車配件等橡膠制品中。
應(yīng)用特性:經(jīng)過(guò)表面改性處理后的納米碳酸鈣與橡膠有很好的相容性,具有補(bǔ)強(qiáng)、填充、調(diào)色、改善加工藝和制品的性能,可使橡膠易混煉、易分散,混煉后膠質(zhì)柔軟,橡膠表面光滑;可使制品的延伸性、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等有本質(zhì)的提高;可以降低含膠率或部分取代鈦白粉、白碳黑等價(jià)格昂貴的白色填料,提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
造紙
應(yīng)用范圍:卷煙紙、記錄紙、簿頁(yè)印刷紙、高白度銅版紙以及衛(wèi)生巾、紙尿布等。
應(yīng)用特性:造紙中加入納米碳酸鈣可以提高紙張的松密度、表觀細(xì)膩性、吸水性;提高特種紙的強(qiáng)度、高速印刷性;調(diào)節(jié)卷煙紙的燃燒速度。
納米碳酸鈣又稱超微細(xì)碳酸鈣,標(biāo)準(zhǔn)的名稱即超細(xì)碳酸鈣。納米碳酸鈣是20世紀(jì)80年代發(fā)展起納米碳酸鈣來(lái)的一種新型超細(xì)固體粉末材料,其粒度介于0.01~0.1μm之間。由于納米碳酸鈣粒子的超細(xì)化,其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)。
納米碳酸鈣生產(chǎn)流程優(yōu)化方法
① 使用高濃度CO2氣體作為合成納米碳酸鈣的氣源可以大大縮短反應(yīng)的時(shí)間,但是由于系統(tǒng)攪拌不均勻,碳酸鈣粒徑的分布就很不均勻,出現(xiàn)部分粒徑較大顆粒,增大攪拌轉(zhuǎn)速可減緩粒徑分布不均勻現(xiàn)象。
② 隨著晶形修飾劑添加量的增加,溫度的提高,陳化時(shí)間的延長(zhǎng),顆粒規(guī)整程度增加,粒徑也增大,但當(dāng)超過(guò)極限值時(shí),顆粒尺寸不再改變,陳化溫度升高可加快陳化進(jìn)程,但如果溫度過(guò)高就會(huì)引起碳酸鈣發(fā)生形狀變化,立方形轉(zhuǎn)為片狀。陳化溫度越高,陳化時(shí)間越長(zhǎng),片狀轉(zhuǎn)化率越高。
③ 陳化過(guò)程中分別用聚羧酸鹽、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉為分散劑,通過(guò)其電離出的離子改變顆粒電荷狀態(tài)和空間位阻,使得體系發(fā)生膠溶反應(yīng),促進(jìn)凝膠重新轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z,降低了體系黏度,增強(qiáng)了顆粒間分散性,有利于二次碳化和后期包覆過(guò)程的進(jìn)行;
④ 在陳化起始階段加入一定量六偏磷酸鈉,工藝簡(jiǎn)單,便于操作,還能起到降低黏度、增強(qiáng)顆粒分散性的作用,同時(shí)也不影響陳化過(guò)程中晶形修飾劑對(duì)碳酸鈣形貌的改善作用;
⑤ 工業(yè)試驗(yàn)工藝參數(shù)選擇遵循等單位體積功率的準(zhǔn)則,工業(yè)圈內(nèi)傳質(zhì)效果較小試裝置傳質(zhì)效果稍差,但是不同批次之間的工業(yè)試驗(yàn)產(chǎn)品性能重復(fù)性很好,工藝的穩(wěn)定性高,合成的納米碳酸含產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能與小試產(chǎn)品的性能指標(biāo)保持一致。
隨著下游行業(yè)技術(shù)不斷升級(jí),我國(guó)市場(chǎng)對(duì)納米碳酸鈣的功能性要求不斷提高。高功能性納米碳酸鈣生產(chǎn)對(duì)企業(yè)的創(chuàng)新能力、技術(shù)工藝要求較高,將倒逼我國(guó)納米碳酸鈣行業(yè)不斷進(jìn)行改革升級(jí)。在此背景下,我國(guó)有實(shí)力的納米碳酸鈣企業(yè)市場(chǎng)占有率將逐步提高。