Due to the surface effect and hydrophilic and oleophobic properties of nano-calcium carbonate, unmodified nano-calcium carbonate has shortcomings such as dispersion, poor affinity, and easy agglomeration when applied to organic polymers, seriously affecting the quality of the product. , leading to interface defects between the two materials, and the higher the filling amount of nano-calcium carbonate, the more obvious these shortcomings become, and excessive filling may even destroy the original performance of the material.
Daher wird Nano-Calciumcarbonat im Allgemeinen nicht direkt verwendet. Nano-Calciumcarbonat-Partikel bilden nach Oberflächenmodifizierung normalerweise „weiche Agglomerate“, und diese „weichen Agglomerate“ können durch mechanisches Scheren und Ultraschallschwingungen mit nur geringer Handhabung während des Anwendungsprozesses aufgelöst werden. Daher ist die Oberflächenmodifizierung von Nano-Calciumcarbonat von großer Bedeutung.
Nano-Calciumcarbonat-Modifikatortypen
Der Modifizierungsweg von Nanokalziumkarbonat erfolgt üblicherweise über Pfropf- und Kopplungsreaktionen. Je nach Struktur- und Charakteristikunterschieden können Modifikatoren in Tenside, Kopplungsmittel, Polymere und anorganische Substanzen unterteilt werden.
Tensid
Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Tensiden zählen Fettsäuren, Phosphate und Polymerverbindungen.
The long-chain alkyl group structure at one end of the fatty acid modifier molecule is similar to that of polymers. According to the principle of similar description, they can be better compatible with the polymer matrix; polar groups such as carboxyl groups at the other end of the molecule can be used in inorganic Physical or chemical adsorption occurs on the surface of materials (such as nano-calcium carbonate).
Phosphatester reagieren hauptsächlich mit Phosphationen und Calciumionen und bilden Phosphat, das die Oberfläche von Calciumcarbonat bedeckt.
Die Modifikation wird durchgeführt, um die lipophilen und hydrophoben Eigenschaften der Nanometer-Calciumcarbonat-Oberfläche zu verbessern.
Polymer compounds are modified by controlling the particle size of nanoparticles to change their surface state. Polymer compounds containing sulfonic acid groups or carboxylic acid groups can be used as modifiers, mostly ionizable groups.
Haftvermittler
Das Kopplungsmittel wird durch die Kombination zweier Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, Calciumcarbonat und Organismen, durch chemische Reaktionen bzw. physikalische Verflechtungen mit den funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des Calciumcarbonats modifiziert. Durch die molekulare Brücke auf der Oberfläche des nanometergroßen Calciumcarbonats wird das Kopplungsmittel modifiziert. Dadurch wird die Kompatibilität zwischen nanometergroßem Calciumcarbonat und organischen Materialien verbessert.
Titanat-Haftvermittler und Aluminat-Haftvermittler sind derzeit die am häufigsten verwendeten Haftvermittler-Nanocalciumcarbonat-Modifikatoren.
Polymere und anorganische Stoffe
Polymer ist eine Art Modifikator, der durch gerichtete Adsorption eine physikalische oder chemische Adsorptionsschicht auf der Oberfläche von Calciumcarbonat bildet und ihm Ladungseigenschaften verleiht, um ein Agglomerieren und Zusammenballen von Calciumcarbonatpartikeln zu verhindern und so die Dispersion zu verbessern.
Als Modifikator werden anorganische Elektrolyte auf der Oberfläche von Nano-Calciumcarbonat adsorbiert, was den absoluten Wert des Oberflächenpotentials von Nano-Calciumcarbonat deutlich erhöhen kann. Gleichzeitig wird auch der Benetzungsgrad zwischen der Oberfläche von Nano-Calciumcarbonat und Wasser verbessert, was bis zu einem gewissen Grad die Bildung von Nano-Calciumcarbonat verhindert. Aggregation in Wasser.
Zu den häufig verwendeten anorganischen Elektrolytmodifikatoren gehören Natriumaluminat, Natriumsilikat, Alaun, kondensierte Phosphorsäure usw.
Nano-Calciumcarbonat-Modifizierungsmethode
The current methods used for surface modification of nanometer calcium carbonate mainly include: local chemical reaction modification, surface coating modification, microemulsion modification, mechanical modification and high-energy surface modification.
Lokale Modifikation chemischer Reaktionen
Bei der Modifizierungsmethode mit lokaler chemischer Reaktion wird der Modifizierungszweck hauptsächlich durch die chemische Reaktion zwischen den Oberflächenfunktionsgruppen von nanometergroßem Calciumcarbonat und dem Modifikator erreicht. Sie wird in zwei Verfahren unterteilt: Trockenmethode und Nassmethode.
Trockenmodifizierung: Bei der Trockenmodifizierung wird Nano-Calciumcarbonat in einen Hochgeschwindigkeitskneter gegeben, gedreht und erhitzt. Wenn es auf eine bestimmte Temperatur erhitzt ist, wird ein Oberflächenmodifizierungsmittel hinzugefügt und die Knetmodifizierung durchgeführt. Bei der Trockenmodifizierung wird eine physikalische Mischmethode angewendet und der Vorgang ist relativ einfach. Da die Partikelgröße von Nano-Calciumcarbonat jedoch sehr klein ist (zwischen 40 und 60 nm), hat es eine große spezifische Oberfläche und statische Elektrizität und kondensiert leicht zu größeren Partikeln. Agglomeration verringert den Aktivierungsgrad von Nano-Calciumcarbonat-Partikeln und führt zu einer schlechten Dispersion, sodass der Modifizierungseffekt nicht ideal ist.
Nassmodifizierung: Bei der Nassmodifizierung werden Oberflächenmodifizierungsmittel zu einer Nano-Calciumcarbonat-Suspension hinzugefügt, um die Oberfläche im späteren Stadium der Karbonisierung zu behandeln und die Oberflächenmodifizierung unter bestimmten Temperatur- und Rührbedingungen abzuschließen. Die Nassmodifizierung wird von Calciumcarbonat-Herstellern verwendet und ihr Prozessablauf ist:
Nach der Nassmodifizierung von Nanokalziumcarbonat muss es getrocknet, dispergiert und verpackt werden. Für den Dispergierteil werden drei Arten von Geräten als Dispergierer empfohlen. Es hat eine bessere Wirkung.
- Bereiten Sie eine bestimmte Menge einer Ca(OH)2-Suspension vor, geben Sie unter Erhitzen und Rühren eine geeignete Menge eines Kristallformkontrollmittels hinzu, leiten Sie dann zum Karbonisieren ein Gasgemisch aus CO2 und N2 ein und messen Sie die Karbonisierungsrate mit der Titrationsmethode.
- Fügen Sie der Nano-Calciumcarbonat-Suspension eine entsprechende Menge Oberflächenmodifikator hinzu und rühren Sie gründlich um, damit der Oberflächenmodifikator die Oberfläche des Nano-Calciumcarbonats gleichmäßig bedeckt.
- Gewinnung von nassmodifizierten Nano-Calciumcarbonat-Partikeln durch Saugfiltration, Trocknen, Zerkleinern und Sieben.
Verfahren zur Oberflächenbeschichtungsmodifizierung
Dabei handelt es sich um eine Modifizierungsmethode, bei der der Oberflächenmodifikator und die nanometergroße Calciumcarbonatoberfläche ausschließlich durch Van-der-Waals-Kräfte oder physikalische Methoden ohne chemische Reaktion verbunden werden.
Bei dieser Methode kann der Lösung bei der Herstellung von Nano-Calciumcarbonat ein Tensid zugesetzt werden, wodurch die Herstellung und Modifizierung gleichzeitig erfolgen kann. Die Anwesenheit des Tensids verbessert die Dispersionseigenschaften des mit dieser Methode hergestellten Calciumcarbonats.
Methode zur Modifikation von Mikroemulsionen
Die Mikroemulsionsmodifizierungsmethode wird auch als Kapselungsmodifizierung bezeichnet. Bei dieser Methode wird die Oberfläche von Nano-Calciumcarbonat mit einem Film anderer Substanzen beschichtet, um die inhärenten Eigenschaften der Partikeloberfläche zu ändern.
Obwohl diese Methode der Methode zur Modifizierung der Oberflächenbeschichtung ähnelt, ist der Film, der nach der Modifizierung mit dieser Methode auf der Oberfläche von Nano-Calciumcarbonat aufgetragen wird, gleichmäßiger als der durch die Oberflächenbeschichtung modifizierte Film.
Mechanochemische Modifikationsmethoden
Bei der mechanochemischen Modifikationsmethode handelt es sich um eine Modifikationsmethode, bei der starke mechanische Kräfte eingesetzt werden, um die Partikeloberfläche gezielt zu aktivieren. Dadurch wird das Molekülgitter verschoben, die physikalische und chemische Struktur sowie die Oberflächenkristallstruktur verändert und die Reaktivität der Partikel mit organischen oder anorganischen Substanzen verbessert.
Diese Modifizierungsmethode ist bei großen Calciumcarbonatpartikeln sehr effektiv. Bei nanoskaligem Calciumcarbonat kann aufgrund der geringen Partikelgröße die mechanochemische Modifizierungsmethode durch mechanisches Zerkleinern und Mahlen keine hervorragende Modifizierung mehr bewirken. Sexuelle Auswirkungen.
Die Nanoeffekte von Nanopartikeln voll auszunutzen, ihre Oberflächeneigenschaften zu verbessern, ihre Dispersion und Kompatibilität in der Matrix zu verbessern und Verbundwerkstoffe mit hervorragender Leistung herzustellen, wird das Anwendungsspektrum von Materialien erweitern.
Nanokalziumkarbonat ist ein High-End-Produkt im Bereich Kalziumkarbonat. Da sich die Qualität des Nanokalziumkarbonats in meinem Land verbessert, sinken die Kosten weiter. Jetzt kann es nicht nur Importe ersetzen, sondern auch auf den internationalen Markt exportiert werden. Ich glaube, dass die Marktaussichten für inländisches Nanokalziumkarbonat immer vielversprechender werden.