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纳米碳酸钙纳米效应具体应用表现

2021-6-30 15:02:33      点击:
纳米碳酸钙是指碳酸钙粉体至少有一维粒度控制在1-100nm 之间的碳酸钙分子聚合体,其粒子尺度处于团簇分子和宏观物体交替的过渡区域,单个的纳米碳酸钙原生粒子(也称一次粒子)用肉眼甚至用普通的光学显微镜都是无法看到的,必须使用高分辨率的电子显微镜才能看清楚其结构与形状。

碳酸纳米钙所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应等,在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面表现出与普通轻质碳酸钙不同的或反常的物理、化学特性,例如:增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用方面的特殊性能。

纳米碳酸钙作为一种新型高档无机功能性填料,目前一吨价位在万元以内,是具有万吨级规模,工业化水平最高的纳米产业。其增韧补强效果极大地改善和提高了相关行业的产品性能和质量,其纳米效应和特性在生产过程和应用过程的表现,一直为广大纳米碳酸钙生产企业和用户所关注。

一、量子尺寸效应及其在应用过程中的主要表现

纳米碳酸钙应用于涂料工业、橡胶制品、塑料制品时所表现出的量子尺寸效应如下:(1)纳米碳酸钙应用于涂料工业表现出特殊应用性能。应用于乳胶漆中时,由于吸收光谱发生蓝移现象,使乳胶漆可以起到屏蔽外光,隔热的效果,涂层的抗老化性能得到了加强。将纳米碳酸钙应用到外墙涂料中时,涂层展现出优异的疏水性、抗裂强度和耐污染性等。纳米碳酸钙具有空间位阻效应,在制漆中能使配方中密度较大的立德粉悬浮,起到防沉降的作用;制漆后,漆膜白度增加,光泽度增大,而遮盖力却不降低,主要用于高档轿车面漆。

(2)纳米碳酸钙应用于塑料制品时表现出良好的电绝缘性。导电的金属在超微颗粒状态时可以变成绝缘体,其光谱线会向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。碳酸钙在水中的溶解度虽然很小,但被溶解的碳酸钙全部电离,所以碳酸钙是强电解质,但改性纳米碳酸钙却是一种良好的电绝缘体,其体积电阻大于4 × 1012 Ω /m。因此,纳米碳酸钙填充于PVC 塑料后,能大大提高PVC 的电绝缘性能。

二、 小尺寸效应及主要表现

纳米碳酸钙作为一种纳米无机盐粉体材料,当均匀压实在两块透明玻璃之间时,表现出比较典型的半透明性状。纳米碳酸钙的特殊光学性质在应用过程中表现如下 :(1)填充在橡胶制品中,表现出良好光泽,或透明性能,可以制得透明或半透明橡胶制品;(2)在涂料工业中,添加纳米碳酸钙的涂料可以抵抗紫外线,提高涂料油漆的光泽度;作为颜料填充剂,具有细腻、白度高、光学性能好等优点;(3)在塑料制品中,提高塑料薄膜的透明度、光泽度,赋予其细腻光滑的手感,还可改进其散光性等;(4)在油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力。

纳米碳酸钙特殊的力学性质主要表现在其应用过程中,填充在橡胶、塑料、涂料、黏合剂中起增韧、补强和半补强作用。

(1)纳米碳酸钙用作塑料填料时,具有增韧增强的作用,提高塑料的弯曲强度、弯曲弹性摸量、稳定性、硬度和刚度,改进塑料的加工性能、致密性、抗擦伤性、塑料薄膜的韧性、防水性等性能,对提高缺口抗冲击强度和无缺口冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具有明显的效果。

(2)纳米碳酸钙应用于汽车底盘P V C 抗石击涂料及面漆、车用密封胶等。PVC 汽车底盘涂料主要是由PVC树脂、增塑剂、颜料、填料和其它助剂组成,其中纳米碳酸钙的加入对体系的流变性能和膜的抗冲性能等会有很大的改善,而纳米碳酸钙的晶型,粒径以及表面物理化学性能对涂料体系的性能影响很大,成膜前,直接影响着体系粘度、触变性能以及涂料的施工性能;成膜后,它在膜中除了增加强度外还提高PVC 的玻璃化温度。作为一种改善涂料流变性能的助剂使用,这就要求纳米碳酸钙产品具有高触变性,抗流挂等施工性能。纳米碳酸钙还具有提高涂料油漆的遮盖力,及赋予涂料透明、稳定、快干等特性,还有明显的补强作用。

(4)纳米碳酸钙应用于胶粘剂中,属于结构和增强型填充剂,极大地提高了胶的粘合性、拉伸强度、模量、硬度,降低其固化时的收缩率、热膨胀系数和粘着力,提高其机械强度(硬度和压缩强度)以及耐腐蚀性能;还可以对胶粘剂起到润滑作用,改善操作的工艺条件,使胶粘剂的力学性能得到全面提高。纳米碳酸钙作为硅酮密封胶的填充剂、增强剂,可以改善制品的加工性能,极大地提高胶的拉伸强度,撕裂强度等力学性能,通过对纳米碳酸钙晶型,粒径及表面处理的控制,从而使制品获得优良的触变性能和抗流挂性能。


  


   对纳米碳酸钙的纳米效应在生产和应用过程中主要宏观表现的研究目前还处于初级探索阶段,有待广大纳米碳酸钙生产、研究、应用方面的工程技术人员和研究人员进一步挖掘和整理,这对进一步拓展纳米碳酸钙的应用领域、不断优化其生产工艺参数、突出其应用过程的纳米特性、提升其产品品质等都具有一定的指导意义。


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