Nano carbonato de cálcio refere-se a agregados de micropartículas de carbonato de cálcio com tamanho de partícula entre 1 e 100 nm. A redução do tamanho das partículas altera a estrutura cristalina e a estrutura eletrônica da superfície. Isso cria efeitos de superfície, efeitos de tamanho e efeitos de tunelamento quântico macroscópico não presentes em partículas maiores.
Produção
Atualmente, a carbonatação é o principal método de produção industrial de nanocarbonato de cálcio. Sua matéria-prima é principalmente calcário com alto teor de carbonato de cálcio. A matéria-prima passa por calcinação, digestão, carbonatação, modificação, dispersão, secagem e envase para obter o produto final. O processo de carbonatação envolve quatro reações químicas principais: calcinação, digestão, carbonatação e modificação. A etapa-chave na produção nanocarbonato de cálcio A carbonatação é a reação de carbonatação. De acordo com a interação entre a pasta de Ca(OH)₂ e o CO₂, os métodos incluem carbonatação em batelada, carbonatação por spray em múltiplos estágios e carbonatação por supergravidade.
Carbonização em lote
Aprimorado com base na produção de carbonato de cálcio leve, o CO2 é introduzido pela parte inferior da torre. Durante a carbonatação, agentes de controle de cristal são adicionados para controlar a forma do cristal e o tamanho das partículas. Agentes precipitantes são adicionados para gerar precipitação e separação, resultando em nanocarbonato de cálcio com diferentes tamanhos de cristais.
Método de carbonização por pulverização em vários estágios
Torres de carbonatação múltiplas são normalmente utilizadas para obter nanocarbonato de cálcio por meio de uma reação gás-líquido. Primeiramente, uma suspensão de Ca(OH)2 e Al2(SO4)3 ou ZnSO4 é pulverizada em forma de gotículas a partir do topo da primeira torre de carbonatação. O CO2 é introduzido pela base da torre, iniciando a reação de carbonatação para produzir o líquido de carbonatação. Em seguida, o líquido de carbonatação é pulverizado em forma de gotículas a partir do topo da segunda torre de carbonatação. O CO2 é introduzido pela base da torre, desencadeando uma reação de carbonatação secundária para produzir nanocarbonato de cálcio.
Carbonização de alta gravidade
Um poderoso campo de força centrífuga é gerado pela rotação em alta velocidade do leito de enchimento, criando um ambiente de supergravidade. Isso faz com que a emulsão se quebre em gotículas muito pequenas, aumentando significativamente a área de contato gás-líquido e acelerando a carbonatação. Além disso, a emulsão é altamente dispersa no leito de enchimento rotativo de alta velocidade, limitando o crescimento de cristais. Mesmo sem a adição de agentes de controle de cristais, o tamanho das partículas do nanocarbonato de cálcio produzido pode atingir 15-30 nm.
Aplicativo
Áreas de Plásticos e Borracha (reforço estrutural)
A adição de nanocarbonato de cálcio em materiais compósitos é tipicamente de apenas 3%-5%, mas seu efeito de reforço é equivalente a cerca de 30% de fibra de vidro ou reforço mineral. O nanocompósito de nanocarbonato de cálcio e polímeros orgânicos combina a estabilidade dimensional e térmica de materiais inorgânicos com as propriedades dielétricas de polímeros orgânicos. Além disso, o material compósito possui alta resistência à fusão, baixa viscosidade e alta velocidade de cristalização, o que é benéfico para processos como moldagem por injeção, extrusão e moldagem por sopro de polímeros orgânicos.
Revestimento, fabricação de papel, óleo lubrificante
- Quando adicionado a revestimentos orgânicos ou à base de água, o revestimento resultante apresenta características suaves, uniformes, de secagem rápida e alta brancura. Pode substituir o caro dióxido de titânio e o cálcio coloidal de alto custo, reduzindo o uso de ligantes no material base. Isso ajuda a suspender o pó de rutilo mais pesado e previne a sedimentação, melhorando a escovabilidade e a estabilidade por meio de efeitos de impedimento estérico. É adequado para acabamentos automotivos de alta qualidade e revestimentos de chassis.
- O nanocarbonato de cálcio modificado possui boa dispersibilidade e, quando utilizado na fabricação de papel, aumenta o brilho e a opacidade. Melhora a lisura e a flexibilidade do papel, melhorando a absorção e a retenção da tinta, tornando-o adequado para papéis revestidos de alta qualidade.
- Quando adicionado ao óleo lubrificante, o nanocarbonato de cálcio forma uma película protetora monomolecular na superfície metálica por adsorção eletrostática. Isso melhora as propriedades antidesgaste e redutoras de atrito do óleo lubrificante.
Biofármacos
O nanocarbonato de cálcio também apresenta boa biocompatibilidade e biodegradabilidade, o que lhe confere enorme potencial em aplicações de administração de fármacos, reparo tecidual e biossensores. Especialmente no desenvolvimento de fármacos anticâncer, os nanocarbonatos de cálcio podem servir como carreadores para fármacos hidrofóbicos e hidrofílicos. Sua biodegradação lenta permite que os fármacos permaneçam na área da lesão por mais tempo, garantindo uma liberação sustentada.
Conclusão
O nanocarbonato de cálcio, com suas propriedades físico-químicas únicas, continua a inovar e otimizar os processos de produção. Ele demonstra excelente valor de aplicação em diversos campos. Com avanços tecnológicos contínuos e pesquisas mais aprofundadas, espera-se que o nanocarbonato de cálcio se expanda para áreas mais emergentes. Ele trará avanços e surpresas para a ciência dos materiais, biomedicina e outras indústrias. Isso continuará a impulsionar o desenvolvimento de alta qualidade em setores relacionados.
Pó épico
Epic Powder, com mais de 20 anos de experiência na indústria de pós ultrafinos. Promovemos ativamente o desenvolvimento futuro de pós ultrafinos, com foco nos processos de britagem, moagem, classificação e modificação de pós ultrafinos. Entre em contato conosco para uma consulta gratuita e soluções personalizadas! Nossa equipe de especialistas se dedica a fornecer produtos e serviços de alta qualidade para maximizar o valor do seu processamento de pós. Epic Powder — Seu especialista confiável em processamento de pós!