纳米碳酸钙表面修饰文献综述

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1、文献综述纳米碳酸钙表面修饰一、前言纳米级碳酸钙是平均粒径在0.1～100nm范围内的轻质碳酸钙，包括超细碳酸钙和超微细碳酸钙，属纳米级粉体材料。纳米碳酸钙-碳酸钙行业中的“后起之秀”，作为一种新型高档无机功能性填料、目前唯一吨价位在万元左右的纳米材料、目前唯一达到万吨级规模且应用最广泛的纳米产品，其所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，在磁性、催化剂、光热阻和熔点等方面的特性，以及在增韧性、补强性、透明性、触变性、刘平行和消毒杀菌等应用方面的性能，随着对其应用研究的深入而逐渐为人们所认识，从而大大拓宽了纳米碳酸钙的应用领域，其增韧补强效果极大地改善和提高了相关行业的产

2、品性能和质量。因此，纳米碳酸钙已经广泛用于塑料、橡胶、涂料、造纸、纺织品、密封剂、印刷、油墨、日化用品、食品、饲料、药品等产品中的填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂，以节约母料、增容增量、降低成本、改善制品品质、增强制品功能，增加制品附加值。二、纳米碳酸钙的制备纳米碳酸钙的制备方法很多，总体上可分为物理方法和化学方法。物理方法有粉碎法、气体蒸发法和溅射法等。化学法制造纳米级碳酸钙主要分成两类：复分解法和碳化法。复分解法可通过控制反应物浓度、温度及生成物碳酸钙的过饱和度、加入适当的添加剂等，制取球形的粒径小于0.1μm、比表面积很大、溶解性很好的无定形碳酸钙产品。该法可制取纯度高、百度

3、好的优良产品。但制取不同晶形的产品成本较高，经济不易过关，目前国内外很少采用。而碳化法是次啊用石灰石煅烧、石灰消化、氢氧化钙碳化、分离、干燥、分级包装制取碳酸钙产品。该法通过控制氢氧化钙浓度、反应温度和窑气中CO2浓度、气液比、添加剂种类及数量等工艺条件，可制取不同晶形（如立方形、链锁形等）、不同粒径（0.1～0.02μm、≤0.02μm）纳米级碳酸钙产品。该反应属气-液-固三相反应。具有产品质量好、经济等优点，是目前国内外主要采用的制造纳米级碳酸钙的方法。采用碳化法生产纳米级碳酸钙的方法主要按石灰乳悬浊液同含有CO2混合气体进行碳酸化反应形式及设备不同而区分生产纳米级碳酸钙的方法。目前

4、国内外实现工业化的主要方法为间歇鼓泡式、间歇搅拌式、连续喷雾式、间歇超重力式四种方法。2.1间歇鼓泡碳化法6此工艺是目前大多数厂家采用的生产方法，如彭展英等采用此法，考察了消化和碳化反应温度、pH值、氧化钙来源对产率的影响，探索出用高活性石灰为原料制备纳米碳酸钙的优化工艺条件。白丽梅等在实验室条件下，以石灰石为原料，通过间歇式碳化反应合成了纳米碳酸钙产品。马祥梅等利用氯化钙、氨水和二氧化碳为原料，制得粒度分布均匀、分散性好、平均粒径为45nm的球形纳米碳酸钙。徐惠等用此法制备出针状纳米碳酸钙微粒，并讨论了碳化温度和结晶导向剂用量等因素对纳米碳酸钙粒径和形貌的影响。此法成本低，但气液接触差

5、，生产效率低，晶形不易控制，影响规模化生产。因此，要使产品的性能稳定，仍需探讨更合适的添加剂。2.2连续喷雾碳化法喷雾碳化法是日本白石工业公司在2O世纪70年代末期开发的一种工艺。徐旺生等研究了多级喷雾碳化法制备纳米碳酸钙的工艺，并讨论了雾化、碳化条件及添加剂量等对纳米碳酸钙粒径的影响，经表面改性处理，可得平均粒径在30～40nm活性纳米碳酸钙粉体材料。此法制得的产品晶形稳定、产量高，但同时也存在设备投资较大、能耗大及喷嘴易堵塞等缺点。2.3超重力碳化法超重力技术(HIGEE技术)率先由RamshawU和Fowler用作旋转填充床应用于物质的分离。高明等以CaO和CO：为主要原料，使用超

6、重力RPB反应器研究了Ca(OH)：悬浊液浓度、转速和气液比对产品粒径的影响，在最优工艺条件下制备出了平均粒径27nm、粒度分布均匀的立方型纳米碳酸钙粉末产品。与传统的碳化法工艺相比，此法不仅成倍缩短了碳化时间，而且可制备出平均粒径为15—40nm、分布很窄的超微细碳酸钙产品。一、碳酸钙研究方法合成产物通过红外、x-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和热重分析等手段进行了表征。(1)透射电子显微镜(TEM)对于材料科学的研究而言，TEM已经成为一种不可或缺的研究工具，以致于在今天，己经很难想像如果没有TEM的帮助，我们该如何深入开展材料科学的研究工作。透射电镜

7、是以波长极短的电子束做辐射源，用电磁透镜聚焦成像的一种具有高分辨、高放大倍数的电子光学仪器。它可以直接对纳米材料的形貌、结构进行观察，获取直观的信息。（2）X射线衍射仪(XRD)X射线衍射法是目前测定晶体结构的重要手段，应用极为广泛。各种晶体结构都可用X射线衍射法来测定。通过X射线衍射还可以测定颗粒的大小。6(3)红外光谱分析仪红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。红外光谱具有高度特征性，可以