納米碳酸鈣的應(yīng)用
納米碳酸鈣作為一種無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品,經(jīng)表面改性處理而成為一種功能性的填充材料,廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、油墨、涂料、造紙、膠粘劑、密封膠等工業(yè),還應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料、建材、化纖等行業(yè)。
(1)在橡膠中的應(yīng)用
碳酸鈣是橡膠工業(yè)中應(yīng)用最早,用量最大的填料,碳酸鈣主要應(yīng)用于輪胎、膠鞋、電線電纜,橡膠密封制品等,它不僅可以增加產(chǎn)品體積,節(jié)約高價(jià)的天然橡膠和降低成本,還可以改進(jìn)橡膠的性能。納米碳酸鈣在橡膠工業(yè)中多用于內(nèi)胎和外胎特殊部位,膠帶、膠管、膠布等橡膠制品。添加了納米碳酸鈣的橡膠制品其硫化膠拉長(zhǎng)率、抗撕裂性能、壓縮變形和耐屈繞性能,都明顯好于添加一般碳酸鈣的產(chǎn)品。在橡膠制品中添加立方體納米碳酸鈣可以使制品具有補(bǔ)強(qiáng)性,由于在橡膠制品中具有良好的分散性,可制得透明和半透明的橡膠制品。
納米碳酸鈣應(yīng)用于橡膠中的幾個(gè)技術(shù)因素
晶型:不同晶型中立方體部分呈鏈鎖狀的晶型適合用于橡膠。
粒徑:以80~120 nm為宜,粒徑太小。
水分:為了利于提高硫化速度,一般要求小于0.5%。
吸油值:橡膠用納米碳酸鈣的吸油值越大,對(duì)橡膠的浸潤(rùn)性和補(bǔ)強(qiáng)性越好。
pH值:橡膠應(yīng)用中的pH主要是影響其硫化速度,一般納米碳酸鈣的pH值在9~10.5之間。
表面改性:選擇適宜的分散劑和改性劑(脂肪酸或偶聯(lián)劑)等。
(2) 在塑料中的應(yīng)用
對(duì)塑料說(shuō)來(lái),普通碳酸鈣只能起到填充劑的作用,只有改性納米碳酸鈣填充在塑料制品中才能有除填充之外的活性劑和補(bǔ)強(qiáng)劑的作用。改性納米碳酸鈣可以增加產(chǎn)品體積、降低成本、提高硬度和耐熱性以及剛度、改進(jìn)加工性能、提高擦傷性和平滑度,還可以提高薄膜的透明性、韌性、開口性、抗老化性能等,對(duì)沖擊強(qiáng)度有增韌效果,也對(duì)共混中的黏流行具有效果。納米碳酸鈣還可以提高塑料制品的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性。
納米碳酸鈣已廣泛應(yīng)用于通用塑料中,如聚氯乙烯(PolyVinylChloride),簡(jiǎn)稱PVC,聚丙烯(Polypropylene),簡(jiǎn)稱PP,聚苯乙烯(Polystyrene),簡(jiǎn)稱PS;在工程塑料中也有部分應(yīng)用,如聚酰胺(Polyamide),簡(jiǎn)稱PA,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯簡(jiǎn)稱ABS。
納米碳酸鈣應(yīng)用于塑料中的幾個(gè)技術(shù)因素
晶型:以立方體和球形的晶型為宜。
粒徑:以80~120 nm為宜。
水分:一般要求小于0.5%。
吸油值:此值以低為宜,一般在25~60 m2/g之間。
pH值:此值盡可能低一些。
分散性:用于塑料的納米碳酸鈣需要在塑料體系中具有良好分散性,防止顆粒的二次凝聚。
重金屬的含量:此含量越低越好。
鹽酸不溶物:主要是指納米碳酸鈣中的黑點(diǎn)和黃點(diǎn)等雜質(zhì),必須嚴(yán)格控制。
(3)納米碳酸鈣在涂料中的應(yīng)用
納米碳酸鈣在涂料中不僅作為優(yōu)質(zhì)增白的顏料,降低成本,提高涂料的光澤度,干燥性和覆蓋力,還有透明性、穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)作用、快干等特點(diǎn)。在汽車涂料、粉末涂料、建筑涂料中,可以部分或全部替代鈦白粉,完全可以達(dá)到相同的效果。粒徑小于80 nm的納米碳酸鈣具有良好的觸變性,可應(yīng)用于汽車底盤防石擊涂料和面漆。
納米碳酸鈣應(yīng)用于涂料中的幾個(gè)技術(shù)因素
良好的剪切稀化效應(yīng):該效應(yīng)可以保證施工噴涂中降低黏度,具有良好的流動(dòng)性不把噴槍口堵塞。
良好的觸變性能:粒徑以30~80 nm為宜。
(4) 納米碳酸鈣在油墨中的應(yīng)用
印刷油墨市場(chǎng)要求高性能的納米碳酸鈣。納米碳酸鈣用于油墨產(chǎn)品中表現(xiàn)出優(yōu)異的分散性、透明性、極好的光澤和優(yōu)異的油墨吸收性以及干燥性。用于油墨的納米碳酸鈣必須經(jīng)過(guò)活性處理,晶型以立方體和球形為主。
納米碳酸鈣應(yīng)用于油墨中的幾個(gè)技術(shù)因素
晶型:立方體納米碳酸鈣具有流動(dòng)性好和吸油值低以及分散性好等優(yōu)點(diǎn),很適合用于油墨中的填料。
透明度:它與粒徑和晶型以及分散性有關(guān)。
細(xì)度:它是反映納米碳酸鈣及其它顏料的研墨程度和分散狀況的指標(biāo)。碳酸鈣應(yīng)盡可能讓鹽酸不溶物越低越好,這樣能使分散性好。
黏度:它與納米碳酸鈣的用量和分散性以及粒徑有關(guān)。
流動(dòng)度:油墨的流動(dòng)度是黏度的倒數(shù),表示油墨的稀稠程度。
光澤度:它是大多數(shù)油墨的一項(xiàng)主要的特性指標(biāo)。
白度:白度一般大于80%,如果太高將影響其它顏料的遮蓋力。
水分:油墨對(duì)水分的要求不高,小于3%即可。
(5) 納米碳酸鈣在膠黏劑中的應(yīng)用
膠黏劑(adhesive) :又稱粘合劑、粘接劑,簡(jiǎn)稱膠。它是一種能夠把兩種同類或不同類材料緊密地結(jié)合在一起的物質(zhì)。
納米碳酸鈣應(yīng)用于膠黏劑中的幾個(gè)技術(shù)因素
晶型:立方體、菱形六面體、立方體部分呈鏈鎖狀的晶型比較適合用于膠黏劑。 16
粒徑:以60~100 nm為宜。
水分:納米碳酸鈣的水分含量低為宜,一般小于0.5%。
pH值:此值偏低為宜。
吸油值:它是影響碳酸鈣在膠中浸潤(rùn)性的因素。
比表面積:納米碳酸鈣的比表面積在20~25m2/g為宜。
表面改性:納米碳酸鈣表面改性效果的好壞將影響其顆粒對(duì)膠體的摻合作用,影響膠體的觸變性。
(6) 納米碳酸鈣在造紙中的應(yīng)用
在造紙?zhí)盍戏矫?,納米碳酸鈣目前主要用于特殊紙制品,如尿不濕、衛(wèi)生巾等。其高避光性、高亮度,可提高紙品的白度和避光性;其高膨脹性,能使造紙廠使用更多的填料而少用紙漿,大幅度降低原材料成本;納米碳酸鈣粒度細(xì)小、均勻、對(duì)紙機(jī)的磨損小,并使生產(chǎn)的紙制品更加均勻、平整;其高吸油值,能提高彩色紙的顏料牢固性,還賦予紙張良好的折曲性、柔軟性,以及對(duì)油墨和水良好的吸收性。
(7) 納米碳酸鈣在化妝品中的應(yīng)用
碳酸鈣在化妝品中的應(yīng)用在很早以前就有人使用,如用珍珠粉進(jìn)行化妝或用溫泉的碳酸鈣泥漿進(jìn)行化妝等。工業(yè)界在精研天然碳酸泉的基礎(chǔ)上,模仿天然碳酸溫泉作用和有益化學(xué)成分,輔之具有美白和保濕功效成分,已經(jīng)制備出人工碳酸泉制劑。
(8) 在其他方面的應(yīng)用
食品
食品專用納米碳酸鈣以其純度高、分散性好、抗沉降性能優(yōu)越、溶解性好、容易吸收、口感好、超低雜質(zhì)含量等特性廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域;作堿性劑、營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑、面團(tuán)調(diào)節(jié)劑、固化劑、酵母養(yǎng)料、抗結(jié)塊劑、疏松劑、膠姆糖助劑、改性劑,特別適應(yīng)于鈣營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化保健食品、鈣片、膠囊、面制品、谷物早餐、餅干、乳制品、豆粉、軟飲料、藕粉等。
醫(yī)藥
納米碳酸鈣在藥品中有著極其重要的用途。普通碳酸鈣由于粒徑大,不易被人體吸收,所以補(bǔ)鈣藥品大多是采用有機(jī)鈣,有利于人體吸收,補(bǔ)鈣效果好,但成本較高,價(jià)格昂貴。納米碳酸鈣的粒徑比普通碳酸鈣小得多,以無(wú)機(jī)鈣的形式人體極易吸收,成本比有機(jī)鈣低得多,比糖尿病人、尿毒癥病人采用有機(jī)鈣補(bǔ)鈣帶來(lái)的副效應(yīng)少得多。
醫(yī)藥級(jí)碳酸鈣在藥品配方中作中和劑、助濾劑、緩沖劑和溶解劑以及作填料和鈣源補(bǔ)充劑。鈣是維持人體神經(jīng)、肌肉、骨骼系統(tǒng)、細(xì)胞膜和毛細(xì)血管通透性正常功能所必需。用于妊娠、哺乳婦女、更年期婦女、老年人等的鈣補(bǔ)充,也可用于防治骨質(zhì)疏松癥。
農(nóng)業(yè)
使用納米碳酸鈣對(duì)農(nóng)膜改性處理可解決成本、性能與價(jià)格的矛盾。雖然無(wú)機(jī)納米碳酸鈣與普通鈣粉填料一樣,不能起到對(duì)農(nóng)膜的直接降解作用,但由于納米碳酸鈣特有的性能,使其能大比例均勻地填充于農(nóng)膜中,使產(chǎn)品在成型和實(shí)施二次拉伸時(shí),表面和內(nèi)部形成無(wú)數(shù)微小縫隙,幫助并加速光/生物助劑對(duì)農(nóng)膜的降解,制成的農(nóng)膜既能保證質(zhì)量和使用性能,又不增加生產(chǎn)成本,還可實(shí)現(xiàn)快速降解。
來(lái)源:中國(guó)選礦技術(shù)網(wǎng)