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深入了解納米碳酸鈣的多元化應用


來源:中國粉體網(wǎng)   黑金

[導讀]  納米碳酸鈣的應用現(xiàn)狀。

中國粉體網(wǎng)訊  據(jù)了解,每噸60元的石灰?guī)r,加工成煉鋼的氧化鈣,每噸售價可翻10倍;加工成更高端的納米碳酸鈣,每噸可以賣到2000多元,升值30多倍。


納米碳酸鈣具有許多優(yōu)良的性質,尤其是在改性之后,其應用范圍非常廣,已成為目前生產和使用量最大的納米材料。



來源:華納股份


納米碳酸鈣在塑料中的應用


同普通碳酸鈣相比,經(jīng)過改性的納米碳酸鈣除了作為填充劑,還能起到活性劑和補強劑的作用,可以增加塑料制品體積,提升制品的硬度和強度,改善塑料加工性能,并增強塑料制品的耐熱性、彎曲強度、彈性模量等各項性能指標。


納米碳酸鈣已廣泛應用于PVC,PS,PP等各種塑料的加工中,其中以PVC的用量最為龐大,尤其是電線電纜、管材等制品。


塑料用納米碳酸鈣推薦指標



納米碳酸鈣在橡膠中的應用


納米碳酸鈣在橡膠工業(yè)中主要應用于輪胎,電線、電纜,橡膠制品等,可起到增加體積,降低成本,改進橡膠加工性能的作用。


輪胎:納米碳酸鈣可部分替代炭黑和白炭黑用于汽車輪胎的生產,但在補強效果方面仍有差距,因此在應用中以受應力較小的部位為主,如胎側、簾布膠、氣密層膠、內層膠、緩沖膠等。在生產中,納米碳酸鈣與活性氧化鋅搭配使用可大幅提升輪胎胎面膠的強度。


膠管和膠帶:納米碳酸鈣在膠管、膠帶中主要起補強、增白,同時提高膠料分散性的效果。


電線電纜:納米碳酸鈣一般用于礦用電線電纜、高壓電線電纜、船用電線電纜等的保護套和電器電線電纜膠料。


橡膠用納米碳酸鈣推薦指標



納米碳酸鈣在膠黏劑中的應用


納米碳酸鈣具有粒度分布窄、粒徑和顆粒形態(tài)可控、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,廣泛應用于密封膠和粘膠劑中,具有成本低、補強性能和觸變性好等優(yōu)點。用納米碳酸鈣最多的是硅酮膠、MS膠、聚氨酯膠等品種。


密封膠、膠黏劑用納米碳酸鈣推薦指標



納米碳酸鈣在涂料中的應用


相比于重鈣或普通輕鈣,納米碳酸鈣在涂料中除了有較好的補強效果,還可提高涂料的遮蓋力、光澤度,透明性、快干性、及穩(wěn)定性。


將納米碳酸鈣添加到有機或水性涂料中,所形成的涂層不僅具有細膩、均勻、快干、白度高等特性,還能取代價格昂貴的鈦白粉和價格較高的膠質鈣,降低基料粘合劑用量,使配方中密度較大的立德粉懸浮,防止沉降,而且可通過空間位阻效應提高涂層的耐洗刷性和穩(wěn)定性,尤其適于生產高檔汽車面漆和底盤聚醋漆等。


涂料用納米碳酸鈣推薦指標



納米碳酸鈣在油墨中的應用


油墨主要由色料、連接料、填料、助劑等組成,經(jīng)改性的納米碳酸鈣與連接料相容性好,且具有光澤度高、穩(wěn)定性強、適應性強、不影響油墨的因數(shù)、干燥性能優(yōu)良等優(yōu)勢,可綜合提高油墨的質量且降低生產成本。


膠印油墨用納米碳酸鈣推薦指標



納米碳酸鈣在造紙中的應用


作為造紙?zhí)盍,納米碳酸鈣粒度小且均勻,對設備磨損小,使紙制品細膩均勻,同時粒徑小,吸油值和比表面積大,有利于顏料的牢固;白度好、亮度高、蔽光性好,可提高紙張的白度和蔽光性;可節(jié)省紙漿使用量,降低成本,同時有利于環(huán)境保護。


在卷煙紙中,納米碳酸鈣的添加量約45%~50%。


在高檔衛(wèi)生用紙中,尤其是在女性用品、嬰兒用品如衛(wèi)生巾、尿不濕、紙尿褲等產品中,納米碳酸鈣用量很大,主要用來生產透氣性好同時不透水的聚乙烯薄膜,此外由于納米碳酸鈣粒徑小,制成的產品細膩,不傷皮膚,不會對人體造成感官上的不舒適。


在造紙涂料中,納米碳酸鈣由于具有白度高、比表面積大、活性高、補強性好等特點可提高涂布紙的光澤度、白度、平滑度、表面強度和油墨吸收性。


納米碳酸鈣在潤滑油中的應用


將納米碳酸鈣添加到潤滑油中,納米碳酸鈣與金屬表面之間可通過靜電吸附作用形成單分子保護膜,提高潤滑油的抗磨減摩特性。此外,傳統(tǒng)潤滑油添加劑中普遍含有S、P、Cl等對環(huán)境有害的元素,納米碳酸鈣因其生物可降解性而對環(huán)境友好。


納米碳酸鈣在鋰電池中的應用


Ju等通過添加納米碳酸鈣制備了陰離子錨固涂層,使陽極穩(wěn)定性明顯改善,納米碳酸鈣涂層可吸附局部TFSI-陰離子,降低陰離子濃度,進而促進鋰離子快速擴散,最終有效抑制鋰枝晶的生長。研究表明,采用納米碳酸鈣涂層的陽極在420次以上充放電循環(huán)后仍能保持98.4%的高庫侖效率,甚至在20mAh/cm2的超高電池容量下庫侖效率達到99.1%。


納米碳酸鈣在生物醫(yī)藥中的應用


納米碳酸鈣在具有多晶型、表面效應、小尺寸效應等特性的同時,具有良好的生物相容性和生物可降解性,使其在藥物輸送、組織修復、生物傳感等方面具有巨大的應用潛力。


在靶向藥物中,納米碳酸鈣具有更強穿透力和更高藥物裝載量,能延長在血液中的循環(huán)時間,靶向治療效率和穩(wěn)定性更高;Abdulrahman等通過向修復性聚合物中添加納米碳酸鈣,改變齲齒相關病原體抗菌活性,不僅延長了修復性聚合物的壽命,而且起到預防齲齒及其相關疾病的作用;納米碳酸鈣因量子點效應而具有幾乎無干擾的快速響 應特性, 能作為理想的成像劑和生物標志物。


納米碳酸鈣在建筑材料中的應用


在建筑材料領域,使用鈣源(氫氧化鈣、氧化鈣和納米碳酸鈣)對電熔鋯酸鋇進行摻雜改性,顯著改善抗侵蝕性能。由堿渣制備而成的超細納米碳酸鈣粉可以制備水泥砂漿。SHCA等人將納米碳酸鈣填充高強度纖維增強混凝土,可以有效提升材料的流變能力以及穩(wěn)定性。


納米碳酸鈣在食品領域中的應用


據(jù)悉,比表面積為30m2/g的納米碳酸鈣應用于乳飲料,可以提高乳飲料的鈣含量,抑制沉淀;用于海鮮醬的納米碳酸鈣,可以賦予海

鮮醬質感、增加醬的強度,使之獲得柔軟的口感,并可延長保質期。


納米碳酸鈣在陶瓷領域中的應用


開發(fā)顆粒分布均勻的立方體碳酸鈣,可用于在600℃低溫下制造致密化陶瓷。


納米碳酸鈣在日化行業(yè)的應用


納米碳酸鈣由于顆粒細、純度高,在化妝品、牙膏等日用品中可作為填料。


綜合而言,納米碳酸鈣應用面十分廣泛,涉及橡膠工業(yè)、塑料工業(yè)、涂料工業(yè)、造紙工業(yè)、制藥業(yè)等,新的應用領域還在不斷拓展和延伸。近年來,受房地產行業(yè)政策調控影響,硅膠鈣等需求有所萎縮,但其他下游行業(yè)發(fā)展較好,產量普遍呈上升趨勢。


另一方面,納米碳酸鈣的粒徑和形貌直接決定了其性能和應用領域,現(xiàn)已開發(fā)出的納米碳酸鈣形貌有紡錘形、立方形、球形、鏈狀、針狀、片狀等,分散性好的立方形納米碳酸鈣可用作塑料橡膠制品的補強劑,鏈狀、針狀碳酸鈣具有優(yōu)良的補強作用,球形碳酸鈣具有良好的分散性和耐磨性,片狀碳酸鈣用于造紙和涂料中,能起到良好的遮蓋作用。


不同行業(yè)對納米碳酸鈣的要求不一,除了粒徑、形貌,對產品的吸油值、分散性、水分、pH 值等提出不同的要求。企業(yè)需要不斷加強研發(fā),對納米碳酸鈣的高性能化應用深入研究,優(yōu)化配方調試,提升納米碳酸鈣的適配性。


再者,在納米碳酸鈣領域,由于研發(fā)生產起步較早,國外企業(yè)依靠強大的研發(fā)能力、穩(wěn)定可靠的產品質量、精良的儀器、良好的品牌信譽,占據(jù)了國內大部分高端市場,價格普遍比國產同類產品高1至3倍。


我國納米碳酸鈣行業(yè)的技術水平仍然有著很大的提升空間。目前國內生產的納米碳酸鈣主要應用于橡塑、密封膠、油墨和涂料等傳統(tǒng)領域,需要加大研發(fā)投入,積極拓展納米碳酸鈣在食品、陶瓷、工程塑料、輕質填料、生命科學等領域的應用研發(fā),增強競爭力,搶占中高端產品市場份額。


參考資料:

張哲軒等.納米碳酸鈣—生產、改性和應用

范體國.納米碳酸鈣的制備和應用

楊雷等.納米碳酸鈣的合成、表面改性以及應用

文自楨等.納米碳酸鈣的合成、改性以及應用進展

劉亞雄.日本納米碳酸鈣生產工藝及產品介紹

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(中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金)

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