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纳米碳酸钙的表面改性方纳米碳酸钙的表面改性方法及目的法及目的

时间:2016-07-01 09:35:08

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纳米材料自20世纪80年代问世以来,在化工、电子、国防、陶瓷等工业领域中的应用已充分显示出它在国民经济支柱产业和高新技术领域中应用的巨大潜力,引起了世界科学家的极大关注。纳米技术是在10~100nm尺度空间研究电子、原子、分子性质和运动规律的高新技术,已被世界各国,尤其是西方发达国家列为21世纪的重点基础研究和应用研究课题。诺贝尔奖获得者罗雷尔曾说过:70年代(上世纪)重视微米的国家如今都成为发达国家,现在重视纳米技术的国家很可能成为21世纪的先进国家。纳米技术是当今世界研究和开发的热点,在我国尚处在起步阶段,大部分成果还停留在实验室里,但纳米超细碳酸钙是可以进行产业化的少数几个品种之一。纳米碳酸钙因其具有材料来源易得、价格较低、毒性低、污染小、白度较高、填充量大及混炼加工性能好等特点,是橡胶、塑料、造纸中用量最大的浅色填料之一。

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纳米碳酸钙具有粒度小表面能高、极易团聚、表面亲水疏油和强极性的特点,在有机介质中分散不均匀。纳米碳酸钙直接用于有机介质中存在两个缺点:一是分子间力、静电作用、氢键等引起碳酸钙粉体的团聚。纳米碳酸钙的比表面积大,易吸附气体、介质或与其作用,从而失去原来的表面性质,导致粘连与团聚,或因其表面能极高和接触界面较大,使晶粒生长的速度加快;另外因纳米碳酸钙的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合,使其发生相互作用和因固相反应而团聚。二是纳米碳酸钙为亲水性无机化合物,其表面有亲水性较强的羟基,呈强碱性,使其与有机高聚物的亲和性变差,易形成聚集体,造成在高聚物中分散不均匀,导致两材料间界面缺陷,直接应用效果不好。随着纳米碳酸钙用量的增大,这些缺点更加明显,过量填充甚至会使制品无法使用。因此,需要对纳米碳酸钙进行表面改性,使其表面能减小,分散性提高,表面呈亲油性,从而增大纳米碳酸钙与高聚物的亲和性。本文对纳米碳酸钙表面改性方法,以及纳米碳酸钙在造纸工业中的应用进行综述,以期为相关研究提供参考。

纳米碳酸钙的表面改性

纳米碳酸钙的表面改性是通过物理或化学方法将表面处理剂吸附(或反应)在纳米碳酸钙的表面,形成包膜,使其表面活化,从而改善纳米碳酸钙的表面性能。通过对纳米碳酸钙的表面进行改性,可以达到以下几个方面的目的: