كربونات الكالسيوم النانوية يشير إلى تجمعات جسيمات كربونات الكالسيوم الدقيقة التي يتراوح حجم جسيماتها بين 1 و100 نانومتر. يُغيّر انخفاض حجم الجسيمات البنية البلورية والبنية الإلكترونية السطحية، مما يُؤدي إلى تأثيرات سطحية، وتأثيرات حجمية، وتأثيرات نفق كمي عياني لا توجد في الجسيمات الأكبر حجمًا.
إنتاج
حاليًا، تُعدّ الكربنة الطريقة الرئيسية لإنتاج كربونات الكالسيوم النانوية صناعيًا. مادتها الخام هي الحجر الجيري الغني بكربونات الكالسيوم. تخضع المادة الخام لعمليات التكليس، والهضم، والكربنة، تعديلالتشتيت، والتجفيف، والتعبئة للحصول على المنتج النهائي. تتضمن عملية الكربنة أربعة تفاعلات كيميائية رئيسية: التكليس، والهضم، والكربنة، والتعديل. الخطوة الأساسية في الإنتاج كربونات الكالسيوم النانوية الكربنة هي تفاعل الكربنة. بناءً على التفاعل بين ملاط Ca(OH)2 وثاني أكسيد الكربون، تشمل الطرق الكربنة الدفعية، والكربنة بالرش متعدد المراحل، والكربنة فائقة الجاذبية.
الكربنة الدفعية
تم تحسينه بناءً على إنتاج كربونات الكالسيوم الخفيفة، حيث يُدخل ثاني أكسيد الكربون من أسفل البرج. أثناء عملية الكربنة، تُضاف عوامل التحكم في البلورات للتحكم في شكل البلورات وحجم الجسيمات. كما تُضاف عوامل الترسيب لتوليد الترسيب والفصل، مما ينتج عنه: كربونات الكالسيوم النانوية مع أحجام الكريستال المختلفة.
طريقة الكربنة بالرش متعدد المراحل
تُستخدم أبراج الكربنة المتعددة عادةً للحصول على كربونات الكالسيوم النانوية من خلال تفاعل غاز-سائل. أولًا، يُرش خليط من Ca(OH)2 وAl2(SO4)3 أو ZnSO4 على شكل قطرات من أعلى برج الكربنة الأول. يُدخل ثاني أكسيد الكربون من أسفل البرج، مما يُحفز تفاعل الكربنة لإنتاج سائل الكربنة. بعد ذلك، يُرش سائل الكربنة على شكل قطرات من أعلى برج الكربنة الثاني. يُدخل ثاني أكسيد الكربون من أسفل البرج، مما يُحفز تفاعل كربنة ثانوي لإنتاج كربونات الكالسيوم النانوية.
الكربنة عالية الجاذبية
يُولَّد مجال قوة طرد مركزي قوي نتيجة الدوران عالي السرعة لطبقة التعبئة، مما يُهيئ بيئة جاذبية فائقة. يؤدي هذا إلى تفتت المستحلب إلى قطرات صغيرة جدًا، مما يزيد بشكل كبير من مساحة تلامس الغاز والسائل ويعزز سرعة الكربنة. بالإضافة إلى ذلك، يتشتت المستحلب بشكل كبير في طبقة التعبئة الدوارة عالية السرعة، مما يحد من نمو البلورات. حتى بدون إضافة عوامل تحكم في البلورات، يمكن أن يصل حجم جسيمات كربونات الكالسيوم النانوية المُنتَجة إلى 15-30 نانومتر.
طلب
مجالات البلاستيك والمطاط (التعزيز الهيكلي)
عادةً ما تتراوح إضافة كربونات الكالسيوم النانوية في المواد المركبة بين 3% و5% فقط، إلا أن تأثيرها التعزيزي يعادل حوالي 30% من الألياف الزجاجية أو التعزيزات المعدنية. يجمع المركب النانوي من كربونات الكالسيوم النانوية والبوليمرات العضوية بين الاستقرار البُعدي والحراري للمواد غير العضوية والخصائص العازلة للبوليمرات العضوية. بالإضافة إلى ذلك، تتميز المادة المركبة بقوة انصهار عالية، ولزوجة منخفضة، وسرعة تبلور عالية، مما يُفيد في عمليات مثل حقن البوليمرات العضوية وبثقها ونفخها.
الطلاء، صناعة الورق، زيوت التشحيم
- عند إضافته إلى الطلاءات العضوية أو المائية، يتميز الطلاء الناتج بخصائص ناعمة وموحدة وسريعة الجفاف وبياض عالي. ويمكنه استبدال ثاني أكسيد التيتانيوم والكالسيوم الغرواني عاليي التكلفة، مما يقلل من استخدام المادة الرابطة في المادة الأساسية. يساعد هذا على تعليق مسحوق الروتيل الثقيل ويمنع الترسب، مما يُحسّن قابلية الفرشاة والاستقرار من خلال تأثيرات العوائق الفراغية. وهو مناسب للطلاءات العلوية للسيارات الفاخرة وطلاءات الشاسيه.
- يتميز كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة بقابلية تشتت جيدة، وعند استخدامه في صناعة الورق، يزيد من سطوعه وعتامه. كما يُحسّن نعومة الورق ومرونته، ويعزز امتصاص الحبر واحتفاظه به، مما يجعله مناسبًا للورق المطلي عالي الجودة.
- عند إضافته إلى زيت التشحيم، يُشكّل كربونات الكالسيوم النانوية طبقة واقية أحادية الجزيء على سطح المعدن عن طريق الامتزاز الكهروستاتيكي. هذا يُحسّن خصائص زيت التشحيم المقاومة للتآكل والمُقلّلة للاحتكاك.
المستحضرات الصيدلانية الحيوية
تتميز كربونات الكالسيوم النانوية أيضًا بتوافق حيوي جيد وقابلية تحلل بيولوجي ممتازة، مما يمنحها إمكانات هائلة في توصيل الأدوية، وإصلاح الأنسجة، وتطبيقات الاستشعار البيولوجي. ولا سيما في تطوير الأدوية الموجهة لعلاج السرطان، يمكن لكربونات الكالسيوم النانوية أن تكون بمثابة ناقل للأدوية الكارهة للماء والمحبة للماء. ويسمح تحللها البيولوجي البطيء للأدوية بالبقاء في منطقة الإصابة لفترة أطول، مما يضمن استمرارية إطلاقها.
خاتمة
يواصل كربونات الكالسيوم النانوية، بخصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة، تطوير وتحسين عمليات الإنتاج. ويُظهر قيمة تطبيقية متميزة في مختلف المجالات. ومع التقدم التكنولوجي المستمر والبحوث المتعمقة، من المتوقع أن يتوسع استخدام كربونات الكالسيوم النانوية في مجالات ناشئة أكثر. وسيُحدث ذلك اختراقات ومفاجآت في علوم المواد والطب الحيوي وغيرها من الصناعات، مما سيُسهم في دفع عجلة التطوير عالي الجودة في الصناعات ذات الصلة.
مسحوق ملحمي
إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!