纳米碳酸钙表面改性研究进展.pdf

纳米碳酸钙表面改性研究进展 班级： S1467 姓名： 学号： 201421801014 1 前言 纳米碳酸钙是指粒径在 1~100 nm 之间的碳酸钙产品。纳米碳酸钙是一种十分重要的功能性 无机填料， 被广泛地应用在塑料、 橡胶、 涂料和造纸等工业领域。 由于碳酸钙粒子的超细化， 其晶体结构和表面电子结构发生变化， 产生了普通碳酸钙所不具有的表面效应、 量子尺寸效 应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，显示了它优越的性能。 在塑料加工过程中添加纳米碳酸钙， 不仅可以增加塑料制品的致密性， 提高使用强度， 而且 还可以提高塑料薄膜的透明度、韧性、防水性、抗老化性等性能。在造纸工业中，碳酸钙用 作造纸填料白度高， 可大大改善纸张的性能， 由于替代了价格较高的高岭土， 使造纸厂获得 明显的经济效益。纳米碳酸钙用在高级油墨、涂料中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等 特性。另外，在医药、化妆品等行业纳米碳酸钙也得到广泛应用，从而开辟了更广阔的应用 领域 [1,2] 。 但是在用作橡胶和塑料制品填料时，由于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， 与基料结合力较弱， 容易造成基料 和填料之间的界面缺陷。因此，为降低纳米碳酸钙表面高势能、调节疏水性、提高与基料之 间的润湿性和结合力、改善材料性能，必须对纳米碳酸钙进行表面改性 [3] 。 2 改性方法 目前用于表面改性的方法主要有 :局部化学反应改性、表面包覆改性、胶囊化改性 (微乳液改 性) 、高能表面改性及机械改性法 [4] 。 2.1 局部化学反应改性 局部化学反应改性方法主要利用纳米碳酸钙表面的官能团与处理剂间进行化学反应来达到 改性的目的。局部化学反应改性主要有干法和湿法两种工艺 [5] 。湿法是将表面改性剂投入 到碳酸钙悬浮液中， 在一定温度下让表面改性剂和碳酸钙粉末混合均匀， 形成表面改性剂包 覆碳酸钙粉末的双膜结构， 效果较好， 但工艺繁杂。 水溶性的表面活性剂较适合湿法改性工 艺， 因为表面活性剂同时具有亲水基团和亲油基团， 亲水基团与碳酸钙有亲和性， 亲油基团 与橡胶有亲和性， 当表面活性剂处于碳酸钙和橡胶之间时， 二者紧密地结合， 这类水溶性表 面活性剂主要是高级脂肪酸及其盐 [6] 。干法则是直接将碳酸钙粉末与表面改性剂直接投入 高速捏合机中进行捏合，简单易行，出料后可直接包装，易于运输出料。这种方法得到的碳 酸钙粉末表面不太均匀， 适用于对碳酸钙粉末要求不高的场合， 但处理方法简单易行， 因而 得到广泛应用。干法较适合于钛酸脂、铝酸脂、磷酸脂等偶联剂 [7] 。局部化学反应的改性 剂主要有偶联剂、无机物、有机物等。 2.2 表面包覆改性 [8] 表面包覆改性指表面改性剂与纳米碳酸钙表面无化学反应， 包覆物与颗粒之间依靠物理方法 或范德瓦耳斯力而连接的改性方法。 在制备纳米碳酸钙的溶液中加入表面活性剂， 纳米碳酸 钙生成的同时， 表面活性剂包覆在其表面， 形成均匀的纳米颗粒。 此种方法可有效改善纳米 碳酸钙的分散性。 2.3 胶囊化改性 胶囊化改性又称微乳液改性， 此种方法是在纳米碳酸钙表面包上一层其他物质的膜， 使粒子 表面的特性发生改变。与表面包覆改性不同的是包覆的膜是均匀的。 2.4 高能表面改