Nano carbonate de calcium Il s'agit d'une charge inorganique fonctionnelle dont la taille des particules est comprise entre 1 et 100 nm. Elle est largement utilisée dans les secteurs du caoutchouc, des plastiques, du papier, des encres, des revêtements, des mastics et adhésifs, de la pharmacie, des dentifrices, de l'agroalimentaire et dans d'autres domaines. Cependant, les exigences relatives à la distribution granulométrique, à la forme cristalline, au pouvoir d'absorption d'huile, à la dispersion et à d'autres propriétés varient selon les applications.
Application du carbonate de calcium nano dans les plastiques
Dans la transformation et la fabrication des matières plastiques, le carbonate de calcium ordinaire ne peut être utilisé que comme charge générale. Nano carbonate de calcium modifiéCependant, il peut servir non seulement de charge, mais aussi d'activateur et d'agent de renforcement. Il permet d'augmenter le volume du produit, d'améliorer sa dureté et sa résistance, d'optimiser sa mise en œuvre et d'accroître sa résistance à la chaleur, sa résistance à la flexion, son module d'élasticité et d'autres propriétés mécaniques.
Le carbonate de calcium nanométrique est largement utilisé dans le PVC, le PS, le PP et d'autres plastiques. Le PVC en consomme la plus grande quantité, notamment dans la fabrication de fils, de câbles et de tuyaux. Le carbonate de calcium nanométrique confère au PVC d'excellents effets de renforcement et de durcissement. Ses caractéristiques nanométriques permettent aux produits en PVC transformés de présenter une résistance, des propriétés de barrière, une ignifugation, une stabilité thermique et des performances mécaniques globales améliorées.
Exigences techniques du carbonate de calcium nano pour l'industrie des plastiques
- valeur d'absorption d'huileEn général, cette valeur doit être faible. En raison de la petite taille des particules et de la grande surface spécifique du carbonate de calcium nanométrique, une valeur d'absorption d'huile élevée augmente la consommation de plastifiant lors du compoundage, accroît la viscosité du système, dégrade les performances de transformation et augmente les coûts de production.
- forme cristallinePrincipalement cubiques ou sphériques. Ces formes cristallines présentent une faible résistance à l'écoulement, sont faciles à mettre en œuvre et n'altèrent pas la brillance de surface des produits en plastique.
- La taille des particulesLa taille des particules est généralement contrôlée autour de 100 nm. Si elle est trop importante, l'effet nano ne peut être obtenu et l'aspect du produit peut être affecté ; si elle est trop petite, l'énergie de surface augmente, une forte agglomération se produit, la dispersion devient difficile et des défauts de surface peuvent apparaître.
- DispersionUne dispersibilité élevée est essentielle. Une agglomération importante entraîne la formation de particules secondaires beaucoup plus grosses que les particules primaires. Les forces de cisaillement étant limitées lors du compoundage des plastiques, une dispersion insuffisante du carbonate de calcium nanométrique peut provoquer des défauts locaux et des problèmes de qualité.
- teneur en humiditéNe doit pas dépasser 0,5%. Une humidité excessive peut provoquer des bulles ou des vides sur les surfaces en plastique.
- valeur du pHLe pH doit être maintenu en dessous de 10. Un pH élevé affecte négativement la blancheur et la brillance de la surface, détériore l'aspect, augmente la viscosité du système et nuit au traitement.
Parmi toutes les charges minérales non métalliques utilisées dans les plastiques, le carbonate de calcium représente la plus grande proportion, soit environ 60 à 70 % du total des additifs plastiques. Cependant, des défis subsistent pour les applications hautes performances, notamment en ce qui concerne l'agglomération des nanoparticules de carbonate de calcium, l'amélioration de leur dispersion et le renforcement de l'adhérence interfaciale dans les composites.
Application du carbonate de calcium nano dans le caoutchouc
Dans l'industrie du caoutchouc, le carbonate de calcium nanométrique est principalement utilisé dans la fabrication de pneumatiques, de fils, de câbles et de produits en caoutchouc. Il permet d'accroître le volume de production, de réduire les coûts et d'améliorer les performances de transformation. Actuellement, le carbonate de calcium lourd et le carbonate de calcium léger ordinaire sont les plus couramment utilisés, mais le champ d'application du carbonate de calcium nanométrique s'étend. Les produits en caoutchouc contenant du CaCO₃ nanométrique présentent une élongation, une résistance à la déformation rémanente à la compression, une résistance à la flexion et une résistance à la déchirure nettement supérieures à celles des produits utilisant du carbonate de calcium ordinaire.
Le carbonate de calcium nanométrique, traité par des procédés spéciaux, présente une activité de surface élevée. Sous irradiation ultraviolette, il libère des électrons libres qui réagissent facilement avec l'oxygène ou les substances organiques, détruisant ainsi les bactéries et les virus. Par conséquent, le CaCO₃ nanométrique possède également des propriétés antibactériennes et désinfectantes.
Applications spécifiques
- PneusLe carbonate de calcium nano peut partiellement remplacer le noir de carbone et le noir de carbone blanc dans la fabrication des pneumatiques. Cependant, en raison de ses performances de renforcement moindres, il est principalement utilisé dans les zones peu sollicitées telles que les flancs, les composés de carcasse, les doublures intérieures et les couches de coussinet. Associé à l'oxyde de zinc actif, il peut améliorer significativement la résistance du composé de gomme de la bande de roulement.
- Tuyaux et courroies en caoutchouc: Assure principalement le renforcement, le blanchiment et une meilleure dispersion des composés de caoutchouc.
- Fils et câblesUtilisé principalement dans les gaines de protection et les composés de caoutchouc pour les câbles miniers, les câbles à haute tension et les câbles marins.
Exigences techniques pour l'industrie du caoutchouc
- valeur d'absorption d'huile: Généralement, une valeur élevée est requise. Une valeur d'absorption d'huile plus élevée améliore le mouillage et le renforcement du caoutchouc.
- forme cristalline: Principalement des structures en forme de chaîne ou liées entre elles, qui s'imbriquent lors du traitement et renforcent le système.
- La taille des particules: Généralement de 80 à 120 nm. Les particules plus grosses n'offrent pas un renforcement suffisant, tandis que les particules plus petites augmentent la surface de contact, ce qui rend la dispersion difficile et nuit au mélange.
- teneur en humidité: Ne doit pas dépasser 0,5%. Une humidité excessive prolonge le temps de préchauffage et nuit à l'efficacité de la vulcanisation.
- valeur du pHLe pH est généralement contrôlé entre 9,5 et 10,5. Un pH bas ralentit la vulcanisation, réduit l'efficacité et augmente la consommation d'énergie.
L'ajout de carbonate de calcium nanométrique renforce considérablement le caoutchouc tout en améliorant sa résistance au vieillissement, à l'huile et sa dispersion. Bien que son effet de renforcement soit supérieur à celui du carbonate de calcium léger ordinaire, il reste inférieur à celui du noir de carbone et du noir de carbone blanc. Un remplacement complet peut réduire la résistance et provoquer le collage des rouleaux en cas d'utilisation excessive ; une optimisation rigoureuse de la formulation est donc indispensable.
Application du carbonate de calcium nano dans les adhésifs
Les adhésifs sont principalement composés de résine de base, d'agents de durcissement, de charges, d'agents de couplage et de catalyseurs. Avec le développement rapide de l'immobilier, de l'emballage et des matériaux de construction, la consommation d'adhésifs a considérablement augmenté. Le carbonate de calcium nanométrique, charge importante, présente l'avantage d'être économique et compatible. Il accélère la réticulation, améliore la thixotropie, renforce l'adhérence, la résistance à la traction et assure le renforcement.
Actuellement, son application dans les mastics silicones est relativement bien établie, tandis que son utilisation dans les adhésifs polyuréthanes est encore à ses débuts. Les adhésifs polyuréthanes offrent une excellente adhérence, une résistance au vieillissement, une aptitude à être peints en surface et un caractère écologique, ce qui les rend avantageux dans de nombreuses applications.
Exigences techniques pour l'industrie des adhésifs
- valeur d'absorption d'huileUn paramètre clé, notamment pour les mastics silicones. Une absorption d'huile plus élevée améliore les propriétés mécaniques et la thixotropie, mais augmente la viscosité et la consommation d'additifs, ce qui accroît les coûts. Les exigences varient selon la formulation.
- forme cristallineGénéralement cubique ou rhomboédrique, compatible avec les exigences du produit et de l'équipement.
- La taille des particules: Généralement de 60 à 100 nm. Les particules plus grosses réduisent les performances mécaniques et la thixotropie, provoquant un affaissement ; les particules plus petites s’agglomèrent facilement, ce qui complique le malaxage et provoque des défauts de surface.
- teneur en humidité: Doit être aussi faible que possible, généralement en dessous de 0,5%. Une humidité élevée augmente les groupes hydroxyle, favorise l'agrégation, augmente la viscosité, prolonge le temps de mélange, réduit le rendement, augmente la consommation d'énergie et peut provoquer du moussage dans les adhésifs polyuréthanes en raison de la génération de CO₂.
- valeur du pHLe carbonate de calcium est faiblement alcalin (pH 8–10). Un contrôle inadéquat peut entraîner un rebond d'alcalinité, provoquant des réactions avec les composants acides, des défauts de surface et une diminution des propriétés mécaniques.
- Surface spécifique: Généralement 20 à 25 m²/g. Une surface excessive améliore le renforcement mais détériore les performances d'extrusion et la dispersion.
Application du carbonate de calcium nano dans les revêtements
Le carbonate de calcium lourd, le carbonate de calcium léger et le nano-carbonate de calcium sont largement utilisés dans les revêtements. Comparé aux charges classiques, le nano-CaCO₃ offre un meilleur renforcement, améliore le pouvoir couvrant, la brillance, la transparence, la rapidité de séchage et la stabilité. Dans certaines applications, comme les revêtements automobiles et architecturaux, il peut remplacer partiellement ou totalement le dioxyde de titane, permettant ainsi de réduire les coûts.
Exigences techniques pour les systèmes PVC plastisol
- valeur d'absorption d'huileGénéralement faible. Une forte absorption d'huile augmente la viscosité et la demande en plastifiant, ce qui accroît les coûts, bien que les exigences varient selon le produit.
- forme cristalline: Typiquement cubique.
- La taille des particulesGénéralement de 60 à 100 nm. Les particules plus grosses réduisent la viscosité et les performances mécaniques ; les particules plus petites provoquent une agglomération, une mauvaise dispersion, des défauts de surface et une augmentation de la viscosité et de la limite d’élasticité.
Les exigences supplémentaires comprennent une bonne thixotropie (fluidification par cisaillement à cisaillement élevé et épaississement à cisaillement faible), une limite d'élasticité élevée et une qualité stable pour éviter l'affaissement et assurer la résistance du revêtement.
Application du carbonate de calcium nano dans les encres
Les encres sont composées de pigments, de liants, de charges et d'additifs. Le carbonate de calcium nano modifié présente une excellente compatibilité avec les liants et offre une brillance élevée, une grande stabilité, une bonne adaptabilité et n'a aucun impact négatif sur le séchage ni sur les performances d'impression. Il améliore la qualité de l'encre tout en réduisant les coûts.
Exigences de performance pour les encres
- Excellente dispersion, absorption, transparence, brillance, pouvoir couvrant et imprimabilité.
- Forme cristalline majoritairement cubique pour une faible absorption d'huile, une bonne fluidité et une dispersion facile.
- La taille des particules est généralement de 20 à 100 nm ; la fluidité dépend de la forme cristalline et de la distribution granulométrique.
- Brillance élevée, obtenue grâce à une distribution granulométrique étroite et à une disposition ordonnée des particules dans les films d'encre.
- Exigence de blancheur plus faible pour faciliter la coloration.
Le nano CaCO₃ améliore la douceur, la stabilité, l'imprimabilité, la couverture et l'absorption de l'encre, favorisant un séchage rapide.
Application du carbonate de calcium nano dans la fabrication du papier
Principales applications
- charge pour la fabrication du papierUne granulométrie fine et uniforme réduit l'usure des équipements, améliore le lissage, la blancheur, la brillance et l'opacité du papier, réduit la consommation de pâte à papier, diminue les coûts et contribue à la protection de l'environnement.
- papier à cigarettes: Ajouté à 45–50%. L'indice de réfraction élevé améliore l'opacité ; la libération de CO₂ pendant la combustion régule la vitesse de combustion, stabilise les cendres, augmente la perméabilité et réduit la teneur en goudron.
- Papier hygiénique haut de gammeLargement utilisé dans les produits d'hygiène féminine, les couches et articles similaires pour produire des films de polyéthylène respirants et imperméables, à la texture fine et aux propriétés douces pour la peau.
- Couchage du papierFourni sous forme de suspension, ce produit réduit la consommation d'énergie, élimine la poussière et simplifie les procédés. Il améliore la brillance, la blancheur, la douceur, la résistance de surface et l'absorption de l'encre.
Les exigences relatives à la forme cristalline varient selon l'application : en forme de fuseau, de chaîne ou sphérique pour les charges ; en forme de fuseau ou d'aiguille pour le papier à cigarettes ; en forme de fuseau, de plaque ou cubique pour les revêtements.
Bien que le carbonate de calcium nanométrique présente un fort potentiel de développement dans la fabrication du papier, les produits haut de gamme restent encore tributaires des importations en raison de difficultés techniques. Avec la transition des procédés de fabrication du papier acides vers des procédés neutres et alcalins, les perspectives d'application du carbonate de calcium nanométrique continueront de s'élargir.
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— Publié par Emily Chen