納米碳酸鈣的應用
納米碳酸鈣作為一種無機化工產品,經表面改性處理而成為一種功能性的填充材料,廣泛應用于塑料、橡膠、油墨、涂料、造紙、膠粘劑、密封膠等工業(yè),還應用于食品、醫(yī)藥、飼料、建材、化纖等行業(yè)。
(1)在橡膠中的應用
碳酸鈣是橡膠工業(yè)中應用最早,用量最大的填料,碳酸鈣主要應用于輪胎、膠鞋、電線電纜,橡膠密封制品等,它不僅可以增加產品體積,節(jié)約高價的天然橡膠和降低成本,還可以改進橡膠的性能。納米碳酸鈣在橡膠工業(yè)中多用于內胎和外胎特殊部位,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強性,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。
納米碳酸鈣應用于橡膠中的幾個技術因素
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,對橡膠的浸潤性和補強性越好。
pH值:橡膠應用中的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) 在塑料中的應用
對塑料說來,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強劑的作用。改性納米碳酸鈣可以增加產品體積、降低成本、提高硬度和耐熱性以及剛度、改進加工性能、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,對沖擊強度有增韌效果,也對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度、拉伸強度、熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性。
納米碳酸鈣已廣泛應用于通用塑料中,如聚氯乙烯(PolyVinylChloride),簡稱PVC,聚丙烯(Polypropylene),簡稱PP,聚苯乙烯(Polystyrene),簡稱PS;在工程塑料中也有部分應用,如聚酰胺(Polyamide),簡稱PA,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯簡稱ABS。
納米碳酸鈣應用于塑料中的幾個技術因素
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和黃點等雜質,必須嚴格控制。
(3)納米碳酸鈣在涂料中的應用
納米碳酸鈣在涂料中不僅作為優(yōu)質增白的顏料,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、補強作用、快干等特點。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,可應用于汽車底盤防石擊涂料和面漆。
納米碳酸鈣應用于涂料中的幾個技術因素
良好的剪切稀化效應:該效應可以保證施工噴涂中降低黏度,具有良好的流動性不把噴槍口堵塞。
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用
印刷油墨市場要求高性能的納米碳酸鈣。納米碳酸鈣用于油墨產品中表現(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過活性處理,晶型以立方體和球形為主。
納米碳酸鈣應用于油墨中的幾個技術因素
晶型:立方體納米碳酸鈣具有流動性好和吸油值低以及分散性好等優(yōu)點,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。
細度: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。碳酸鈣應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。
流動度:油墨的流動度是黏度的倒數(shù),表示油墨的稀稠程度。
光澤度:它是大多數(shù)油墨的一項主要的特性指標。
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用
膠黏劑(adhesive) :又稱粘合劑、粘接劑,簡稱膠。它是一種能夠把兩種同類或不同類材料緊密地結合在一起的物質。
納米碳酸鈣應用于膠黏劑中的幾個技術因素
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用
在造紙?zhí)盍戏矫妫{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;納米碳酸鈣粒度細小、均勻、對紙機的磨損小,并使生產的紙制品更加均勻、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,以及對油墨和水良好的吸收性。
(7) 納米碳酸鈣在化妝品中的應用
碳酸鈣在化妝品中的應用在很早以前就有人使用,如用珍珠粉進行化妝或用溫泉的碳酸鈣泥漿進行化妝等。工業(yè)界在精研天然碳酸泉的基礎上,模仿天然碳酸溫泉作用和有益化學成分,輔之具有美白和保濕功效成分,已經制備出人工碳酸泉制劑。
(8) 在其他方面的應用
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、超低雜質含量等特性廣泛應用于食品領域;作堿性劑、營養(yǎng)增補劑、面團調節(jié)劑、固化劑、酵母養(yǎng)料、抗結塊劑、疏松劑、膠姆糖助劑、改性劑,特別適應于鈣營養(yǎng)強化保健食品、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,所以補鈣藥品大多是采用有機鈣,有利于人體吸收,補鈣效果好,但成本較高,價格昂貴。納米碳酸鈣的粒徑比普通碳酸鈣小得多,以無機鈣的形式人體極易吸收,成本比有機鈣低得多,比糖尿病人、尿毒癥病人采用有機鈣補鈣帶來的副效應少得多。
醫(yī)藥級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充劑。鈣是維持人體神經、肌肉、骨骼系統(tǒng)、細胞膜和毛細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、老年人等的鈣補充,也可用于防治骨質疏松癥。
農業(yè)
使用納米碳酸鈣對農膜改性處理可解決成本、性能與價格的矛盾。雖然無機納米碳酸鈣與普通鈣粉填料一樣,不能起到對農膜的直接降解作用,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膜中,使產品在成型和實施二次拉伸時,表面和內部形成無數(shù)微小縫隙,幫助并加速光/生物助劑對農膜的降解,制成的農膜既能保證質量和使用性能,又不增加生產成本,還可實現(xiàn)快速降解。
來源:中國選礦技術網