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针状硅灰石晶体三重复合微纳米材料研制

摘要

纳米碳酸钙的制备与表面改性，本文主要综述了纳米碳酸钙的制备及其表面改性技术，并 对纳米碳酸钙的发展前景进行了展望。纳米碳酸钙的制备技术，这里介绍了间歇式碳化法、超重力法、多级喷雾碳化法、非冷冻法和膜分散微结构反应器法。学生下愚，这里只对间歇式碳化法（湿法）进行了研究，对其的表面改性，这里介绍了不同类型的表面改性剂，其中包括表面活性剂、偶联剂、聚合物、无机物。此次研究采用表面活性剂铝酸酯对其进行表面改性。硅灰石是一种具有独特物理和化学性质的新兴矿物原料，被广泛应用于橡胶，塑料，油墨，涂料等行业，总体上说，硅灰石可赋予基体强度，热稳定性，耐磨性和收缩变形性，但硅灰石韧性较差，抗冲击能力低，很大程度上降低了其应用范围，为了改善这一状况，本文设计了纳米碳酸钙包覆微米硅灰石共混体系，弥补粉体自身的缺陷，改善其耐久性，赋予颗粒表面以新的功能，粉体表面改性后其功能性填充作用得到加强当碳酸钙与硅灰石到达一定比例时可有效提高硅灰石的韧性，同时纳米碳酸钙包覆硅灰石后，使硅灰石的比表面积大大的提高，赋予了硅灰石某种新的物理，化学性质从而使新材料具备两种材料的复合功能，通过对包覆合成过程的影响因素的研究，确定了温度、浓度、搅拌强度，外加试剂等诸多因素对包覆合成过程有比较明显的影响。

关键词：纳米碳酸钙、制备、表面改性

 

目 录

第一章   文献综述 6

1.1纳米碳酸钙的制备技术 7

1.2原料的准备和预处理 8

1.3纳米碳酸钙的后处理 9

1.4间歇碳化法 9

1.5连续喷雾碳化法 9

1.6超重力碳化法 10

1.7复分解法 10

2.0非冷冻法 11

2.1 纳米碳酸钙的表面改性技术 11

2.2表面改性方法 12

2.3表面活性剂 12

2.4脂肪酸 12

2.5高分子化合物 13

2.6磷酸酯 13

2.7偶联剂 14

2.8钛酸酯偶联剂 14

2.9铝酸酯偶联剂 15

3.聚合物 16

3.1无机物 16

3.2. 纳米碳酸钙的应用技术 17

3.3橡胶 17

3.5油墨 18

3.6涂料 19

3.7纳米碳酸钙的发展前景 20

3.8国外应用现状 20

3.9国内应用现状 20

4.纳米碳酸钙制备工艺的改进 21

4.1纳米碳酸钙的可发展前景 21

第二章、实验部分 22

2． 主要仪器与药品 22

2.1 主要仪器： 22

2.2 主要药品： 22

2.3实验操作过程 22

2.4 消化过程 22

2.5湿法活化过程 22

2.6过滤 23

2.7干燥 23

2.8磨粉 23

2.9实验结果讨论 23

3.数据记录 23

第三章、物料衡算 23

3.1理论上进行物料衡算，并称量实际上产量，计算实际产率 23

第四章、实验结果讨论内容 24

4.1为什么要采用热水进行消化？消化结束后需自然冷却至常温？如何判断消化和碳化反应终点？ 24

4.2为什么要加入晶形导向剂？ 24

4.3湿法表面改性处理与干法表面改性处理在改性质量上有何不同？ 24

4.4工业上如果像实验室一样来干燥纳米碳酸钙是否可行？ 25

第五章、结论 26

 

结论

采用硫酸锌作为添加剂 ,通过对温度、 CO2 流量及流速、反应物浓度、溶液pH值等因素的控制 ,得到了有一定形状的纳米碳酸钙。 

(1)产物的粒径对温度和氢氧化钙悬浊液的浓度极为敏感 ,氢氧化钙浓度的增大使产物粒径减小。 

(2)反应时间随温度的升高而缩短 ,但温度的增加会导致产物粒子的长大 ;氢氧化钙浓度的增加将使反应时间显著延长。 

(3)硫酸锌的加入 ,使产物保持一定形状 ,其添加量为 2%。 改性纳米CaCO3与几种溶剂之间接触角的变化情况表明 ,经过表面改性 ,纳米CaCO3表面的润湿性发生了明显的变化 ,由极性转为非极性 ,通过接触角的变化可以确认改性剂的最佳用量在 6 %左右。

然而，现有的改性剂虽然在一定程度上改进了纳米碳酸钙的性能,但在纳米碳酸钙干燥过程中还存在二次粒子团聚的现象, 直接影响了产品的性能。目前这个问题还没有好的解决方法。此外,纳米碳酸钙长时间放置如何保持其活性, 如何进一步提高纳米碳酸钙的补强作用及其在复合材料中的分散性、 改进复合材料的物理性能等都有待于进一步研究。

从纳米碳酸钙的用途来看,这是一个非常有发展前途的产品,但是目前的各种制备方法还存在各种不足;因而如何研制高效,低廉的制备方法,制备出高纯度,高品质的纳米碳酸钙将是今后研究的重点与难点。