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1、納米碳酸鈣制備及在造紙中的應用納米碳酸鈣制備及在造紙中的應用?論文與綜述?納米碳酸鈣制備及在造紙中的應用張博,吳桐,趙富華,劉軍海(陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院,陜西漢中723001)[摘要]簡要介紹了納米碳酸鈣制備方法和表面改性,綜述了納米碳酸鈣在造紙中的研究進展和應用,并探討了納米碳酸鈣的發(fā)展趨勢.[關(guān)鍵詞]納米碳酸鈣;應用;造紙業(yè)隨著社會的發(fā)展,人們對加工紙尤其是特種紙及功能紙的需求不斷提高,將納米碳酸鈣作為功能性組分加入紙張涂料體系中,可以提高涂層表面強度和平滑度,較好改善涂層油墨吸收性,提高彩色紙的預料
2、牢固性,顯著提高紙張的抗老化性能等口].在造紙中扮演著越來越重要的角色.納米碳酸鈣具有粒度小,表面能高,極易團聚,表面親水疏油和強極性的特點,在有機介質(zhì)中分散不均勻.與普通碳酸鈣相比,納米碳酸鈣具有粒子細,比表面積大,白度高的特點,作為一種性能好,價格低的補強填充劑,廣泛應用于造紙,橡膠,塑料,油墨,醫(yī)藥等行業(yè)l2j.1納米碳酸鈣的制備目前制備碳酸鈣的方法有物理法和化學法,化學法主要是碳化法,復分解法,微乳法和凝膠法.1.1物理法物理法是指采用碳酸鈣含量高的方解石,大理石,白堊,貝殼,石灰石等為原料經(jīng)機械粉碎及超細
3、研磨等制取的產(chǎn)品,也稱為重質(zhì)碳酸鈣.主要方法有機械加工,機械粉碎,干法超細粉碎和濕法超細粉碎.該法所得顆粒形狀不規(guī)則,粒徑分布較寬,一般在0.5～10m之間[.用物理方法生產(chǎn)納米級超細碳酸鈣很困難,特別是物理方法不能制備高活性晶,因此,近些年研究較少.1.2碳化法碳化法是納米碳酸鈣的主要生產(chǎn)方法.將精選02一),男,陜西渭南人,大學本科生,環(huán)境工的石灰石煅燒,得到氧化鈣和窯氣,使氧化鈣消化,并將生成的懸浮氫氧化鈣在高剪切力作用下粉碎,多級旋液分離除去顆粒及雜質(zhì),得到一定濃度的精制氫氧化鈣懸浮液;然后通入c(_)2氣
4、體,加入適當?shù)木涂刂苿?碳化至終點,得到晶型的碳酸鈣漿液;再進行脫水,干燥,表面處理,得到納米碳酸鈣產(chǎn)品].在碳化法中,碳化過程決定了碳酸鈣的粒度和晶型.按照CO.氣體與氫氧化鈣懸浮液的接觸方式,可將碳化法分為連續(xù)噴霧碳化法和問歇鼓泡法.間歇鼓泡法是目前國內(nèi)外大多數(shù)廠家采用的方法,此法設(shè)備簡單,投資少.但技術(shù)上存在缺陷,產(chǎn)品質(zhì)量不高,有待在今后的研究中完善.1.3復分解法復分解法是指將水溶性鈣鹽(如氯化鈣)與水溶性碳酸鹽(如碳酸銨或碳酸鈉),在適宜條件下反應而制得碳酸鈣的方法.這種方法可通過控制反應物濃度及生成碳
5、酸鈣的過飽和度,并加入適當?shù)奶砑觿?得到球形的,粒徑極小,比表面積很大,溶解性很好的無定形碳酸鈣.但吸附在碳酸鈣中的大量氯離子很難除盡,生產(chǎn)中使用的傾析法往往需要大量的時間和洗滌用水ll5].制取不同晶形的產(chǎn)品成本較高,經(jīng)濟上不易過關(guān),目前國內(nèi)外很少采用.1.4微乳法微乳法制備納米碳酸鈣始于上世紀90年代.該方法首先將水溶性的碳酸鹽和鈣鹽分別溶于兩個容器的微乳溶液中,然后在一定條件下將二者混合,在較小區(qū)域內(nèi)晶粒迅速成核并生長,控制一定時間,過濾,將晶粒和溶劑分離,即得到納米碳酸鈣顆粒.1.5凝膠法凝膠法制備納米碳酸
6、鈣是利用凝膠為反應的溶一39一一7一l一(博加張期介日筒稿者.收作業(yè)扛程2010年第2期《黑龍江造紙》劑,讓CO.和Ca.在凝膠中擴散,反應生成納米碳酸鈣.該方法主要用于結(jié)晶過程的研究,晶核在凝膠中一旦形成,其位置不會改變,可連續(xù)觀察晶核的生成與成長過程.目前凝膠法的研究過程只停留在實驗室的研究階段,實際應用還需要更多的研究.近幾年,國內(nèi)關(guān)于納米碳酸鈣的制備非常多.隨著科技的進步,科研人員采用新的技術(shù)如超聲波,微波等應用于納米碳酸鈣的制備也取得了一些新進展.2納米碳酸鈣的表面改性納米碳酸鈣直接用于有機介質(zhì)中存在三個
7、缺點:一是分子問力,靜電作用,氫鍵等引起碳酸鈣粉體的團聚.納米碳酸鈣的比表面積大,易吸附氣體,介質(zhì)或與其作用,從而失去原來的表面性質(zhì),導致粘連與團聚,使晶粒生長的速度加快l_6J;二是納米碳酸鈣的量子隧道效應,電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的相互耦合,使其發(fā)生相互作用和因固相反應而團聚;三是納米碳酸鈣為親水性無機化合物,其表面有親水性較強的羥基,呈強堿性,使其與有機高聚物的親和性變差,易形成聚集體,造成在高聚物中分散不均勻,導致兩材料間界面缺陷,直接應用效果不好L7].近幾年,對于納米碳酸鈣的表面改性的研究很多,研究集中在合成
8、新的改性劑和納米碳酸鈣的改性后性能的研究.如王訓道l_8合成改性劑,并對其改性機理進行了探討.改性后的納米碳酸鈣粒徑分布均勻,與改性劑間產(chǎn)生了化學吸附和物理吸附,達到了納米碳酸鈣表面改性的目的.徐惠等采用間歇低溫碳化法制備出納米碳酸鈣微粒,用改性劑進行處理,結(jié)果表明改性后的納米碳酸鈣由親水性變?yōu)槭杷?納米碳酸鈣表面改性為改善其性能,提高其使用價值和開拓應用
