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纳米碳酸钙在涂料中的应用现状与展望 发布时间 :2007-05-23 纳米材料是指晶体粒径为纳米级的多晶体材料， 具有小尺寸与高浓 度晶界两个重要特征， 通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的 能级，产生了小尺寸的量子隧道效应， 同时由于其高浓度晶界及界面 原 子受力不均衡性增加产生了界面效应， 这两种效应导 致材料在力 学性能、磁性能、光学性能、电性能及热力学特征发生突变 。将纳 米材料应用于涂料中， 由于成膜基料、 颜填料及助剂等分子中存在着 诸多的活性点，这些活性点可能会与纳米粒子表面的活性点之 问发 生强烈的相互作用，从而有可能形成致密而稳定 的涂层，使涂膜的 物理化学性能显著提高。碳酸钙是一种无毒、无刺激、无气味的白色 软质填料，在涂料工业中，其易于与各类聚合物相容，热稳定性好， 是最常用的原料之一， 在成膜物中起着骨架作用。 近年来随着纳米技 术的兴起，将纳米碳酸钙应用于涂料中以期改善涂料性能是涂料界关 注的热门话题之一， 尤其是国内众多万吨级的纳米碳酸钙生产线的建 成，更 是迫切需要寻找包括涂料在内的一系列领域中获得 应用，然 而纳米碳酸钙直接应用于涂料中，存在以下缺陷：颗粒表面能高，处 于热力学不稳定状态，极易团聚；碳酸钙表面亲水疏油，极性很高， 在有机介质中难以分散，与基料的结合力差，易形成界面缺陷，导致 涂膜性能下降。 本文结合几年来作者对纳米碳酸钙复合涂料的研究， 对国内外纳 米碳酸钙复合涂料的研究现状进行概述， 希望有助于国内纳米碳酸钙 复合涂料研究的进一步深化， 为纳米碳酸钙复合涂料的产业化研究提 供借鉴。 1 纳米碳酸钙颗粒的表面改性 纳米碳酸钙颗粒应用于涂料中， 要涉及到纳米材料与基料的相容 性，涂料的成膜基料与塑料、橡胶等高聚物在官能团的种类与数量、 相对分子质量等方面明显不同， 进而导致聚合物的表面极性及与颜填 料的相互作用方式皆有区别。 要使纳米碳酸钙成功应用于涂料中， 必 须对纳米碳酸钙表面进行特殊的改性。 迄今为止，对纳米碳酸钙的表面处理大多采用传统的无机颜填 料的处理方法， 采用的处理剂多为硬脂酸及其盐类， 各类表面活剂与 偶联剂等。 张生生等用脂肪酸钠代替脂肪酸， 由于处理时同时通人二 氧化碳， 实际包膜在碳酸钙表面的仍是脂肪酸， 只是脂肪酸钠在水中 扩散时较脂肪酸小， 包膜效果提高。但是从作者提供的电镜图片观察， 分散性改善并不显著。韩跃新，等 直接在水相中利用脂肪酸通过强 制乳化的方法进行包覆， 研究了在改变脂肪酸加入量与调整乳化条件 时对包覆后纳米碳酸钙活化指数的影响， 发现浆料浓度在 9 ％左右， 脂肪酸为 2 ． 5 ％时，处理后的纳米碳酸钙的活化指数最高。陆 厚根，等 在研究不同 改性剂对纳米碳酸钙进行表面处理时， 发现处 理剂的内聚力越小，改性后分散效果越好，改性剂在颗粒表面 形成 完整单吸附层时，屏蔽的表面