Каковы шесть основных областей применения нанокарбоната кальция и каковы их технические требования?

Нано карбонат кальция Это функциональный неорганический наполнитель с размером частиц 1–100 нм. Он широко используется в производстве резины, пластмасс, бумаги, чернил, покрытий, герметиков и клеев, фармацевтики, зубной пасты, пищевой промышленности и других областях. Однако для разных применений предъявляются разные требования к распределению частиц по размерам, кристаллической форме, показателю маслопоглощения, дисперсии и другим свойствам.

Применение наночастиц карбоната кальция в пластмассах

В процессах переработки и производства пластмасс обычный карбонат кальция может использоваться только в качестве универсального наполнителя. Модифицированный нанокарбонат кальцияОднако он может функционировать не только как наполнитель, но и как активатор и армирующий агент. Он может увеличивать объем продукта, улучшать твердость и прочность, повышать технологические характеристики, а также улучшать термостойкость, прочность на изгиб, модуль упругости и другие механические свойства пластмассовых изделий.

Наночастицы карбоната кальция широко используются в ПВХ, ПС, ПП и других пластмассах. Среди них ПВХ потребляется в наибольшем количестве, особенно в таких изделиях, как провода, кабели и трубы. Наночастицы карбоната кальция обеспечивают превосходные армирующие и упрочняющие свойства ПВХ. Благодаря своим наноразмерным характеристикам, обработанные изделия из ПВХ обладают улучшенной прочностью, барьерными свойствами, огнестойкостью, термической стабильностью и общими механическими характеристиками.

Технические требования к наночастицам карбоната кальция для пластмассовой промышленности

Значение поглощения маслаКак правило, требуется низкое значение. Из-за малого размера частиц и большой удельной поверхности наночастиц карбоната кальция высокое значение маслопоглощения увеличивает расход пластификатора в процессе компаундирования, повышает вязкость системы, ухудшает технологические характеристики и увеличивает производственные затраты.
Кристаллическая формаВ основном кубической или сферической формы. Эти кристаллические формы обладают низким сопротивлением текучести, легко поддаются обработке и не оказывают негативного влияния на блеск поверхности пластиковых изделий.
Размер частицыКак правило, размер частиц контролируется на уровне около 100 нм. Если размер частиц слишком велик, наноэффект не достигается, и это может повлиять на внешний вид продукта; если он слишком мал, увеличивается поверхностная энергия, происходит сильная агломерация, затрудняется диспергирование и могут появиться дефекты поверхности.
ДисперсияВысокая диспергируемость имеет важное значение. Сильная агломерация приводит к образованию вторичных частиц значительно большего размера, чем первичные. Поскольку силы сдвига во время компаундирования пластмасс ограничены, плохо диспергированный наночастицы карбоната кальция могут вызывать локальные дефекты и проблемы с качеством.
Содержание влаги: Не должно превышать 0,5%. Избыточная влажность может вызвать образование пузырьков или пустот на пластиковых поверхностях.
значение pHЗначение pH следует контролировать ниже 10. Высокий уровень pH негативно влияет на белизну и блеск поверхности, ухудшает внешний вид, повышает вязкость системы и затрудняет обработку.

Среди всех неметаллических минеральных наполнителей, используемых в пластмассах, карбонат кальция занимает наибольшую долю, приблизительно 60–701 ТП3Т от общего количества пластиковых добавок. Однако в высокоэффективных приложениях остаются проблемы, в частности, связанные с решением проблемы агломерации наночастиц карбоната кальция, улучшением дисперсии и повышением прочности межфазного сцепления в композитах.

Применение наночастиц карбоната кальция в производстве резины

карбонат кальция в резиновой промышленности

В резиновой промышленности наночастицы карбоната кальция в основном используются в шинах, проводах, кабелях и резиновых изделиях. Они увеличивают объем, снижают затраты и улучшают технологические характеристики. В настоящее время наиболее часто используются тяжелый карбонат кальция и обычный легкий карбонат кальция, но область применения наночастиц карбоната кальция расширяется. Резиновые изделия, содержащие наночастицы CaCO₃, демонстрируют значительно улучшенные показатели удлинения, остаточной деформации при сжатии, сопротивления изгибу и сопротивления разрыву по сравнению с изделиями, в которых используется обычный карбонат кальция.

Наночастицы карбоната кальция, обработанные специальными процессами, обладают высокой поверхностной активностью. Под воздействием ультрафиолетового излучения они высвобождают свободные электроны, которые легко вступают в реакцию с кислородом или органическими веществами, уничтожая бактерии и вирусы. Поэтому наночастицы CaCO₃ также обладают антибактериальными и дезинфицирующими свойствами.

Конкретные приложения

ШиныНаночастицы карбоната кальция могут частично заменить сажу и белый углерод в производстве шин. Однако из-за более низкой армирующей способности они в основном используются в зонах с низкой нагрузкой, таких как боковины, каркасные материалы, внутренние слои и амортизирующие слои. При использовании совместно с активным оксидом цинка они могут значительно повысить прочность протекторной смеси.
Резиновые шланги и ремниВ основном обеспечивает упрочнение, отбеливание и улучшенную дисперсию резиновых смесей.
Провода и кабелиИспользуется преимущественно в защитных оболочках и резиновых смесях для горнодобывающих кабелей, высоковольтных кабелей и морских кабелей.

Технические требования к резиновой промышленности

Значение поглощения маслаКак правило, требуется высокое значение. Более высокое значение маслопоглощения улучшает смачивающий и упрочняющий эффект резины.
Кристаллическая формаВ основном это цепочечные или цепно-связанные структуры, которые сцепляются друг с другом в процессе обработки и повышают прочность системы.
Размер частицыКак правило, размер частиц составляет 80–120 нм. Более крупные частицы обеспечивают недостаточное упрочнение, в то время как более мелкие частицы увеличивают площадь контакта, затрудняя диспергирование и ухудшая смешивание.
Содержание влаги: Не должно превышать 0,5%. Избыточная влажность увеличивает время подгорания и негативно влияет на эффективность вулканизации.
значение pHОбычно pH поддерживается на уровне 9,5–10,5. Низкий pH замедляет вулканизацию, снижает эффективность и увеличивает энергопотребление.

Добавление наночастиц карбоната кальция значительно усиливает армирование резины, а также улучшает устойчивость к старению, маслостойкость и дисперсию. Хотя его армирующий эффект превосходит эффект обычного легкого карбоната кальция, он все же уступает саже и белой саже. Полная замена может снизить прочность и вызвать прилипание валиков при чрезмерном использовании, что требует тщательной оптимизации рецептуры.

Применение наночастиц карбоната кальция в клеях

Клеи состоят в основном из базовой смолы, отвердителей, наполнителей, связующих веществ и катализаторов. В связи с быстрым развитием недвижимости, упаковки и строительных материалов потребление клеев значительно возросло. Наночастицы карбоната кальция, как важный наполнитель, отличаются низкой стоимостью и хорошей совместимостью. Они ускоряют сшивание, улучшают тиксотропию, повышают адгезию, прочность на разрыв и армирование.

В настоящее время его применение в силиконовых герметиках относительно развито, в то время как его использование в полиуретановых клеях все еще находится на ранней стадии. Полиуретановые клеи обладают превосходной адгезией, устойчивостью к старению, возможностью окрашивания поверхностей и экологичностью, что делает их выгодными во многих областях применения.

Технические требования к клеевой промышленности

Значение поглощения масла: Ключевой параметр, особенно для силиконовых герметиков. Более высокое поглощение масла улучшает механические свойства и тиксотропию, но увеличивает вязкость и расход присадок, что повышает стоимость. Требования зависят от рецептуры.
Кристаллическая формаКак правило, имеет кубическую или ромбоэдрическую форму, соответствующую требованиям к продукции и оборудованию.
Размер частицыКак правило, размер частиц составляет 60–100 нм. Более крупные частицы снижают механические свойства и тиксотропию, вызывая провисание; более мелкие частицы легко агломерируются, что затрудняет замешивание и приводит к дефектам поверхности.
Содержание влагиЗначение должно быть как можно ниже, как правило, ниже 0,5%. Высокая влажность увеличивает количество гидроксильных групп, способствует агрегации, повышает вязкость, увеличивает время смешивания, снижает производительность, увеличивает энергопотребление и может вызывать пенообразование в полиуретановых клеях из-за образования CO₂.
значение pHКарбонат кальция обладает слабощелочной реакцией (pH 8–10). Неправильный контроль может привести к восстановлению щелочности, вызывая реакции с кислыми компонентами, дефекты поверхности и снижение механических свойств.
Удельная площадь поверхностиКак правило, 20–25 м²/г. Избыточная площадь поверхности увеличивает армирование, но ухудшает характеристики экструзии и дисперсию.

Применение наночастиц карбоната кальция в покрытиях

Тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция и нанокарбонат кальция широко используются в лакокрасочных покрытиях. По сравнению с обычными наполнителями, нано-CaCO₃ обеспечивает лучшее упрочнение, улучшает укрывистость, блеск, прозрачность, быстрое высыхание и стабильность. В некоторых областях применения, таких как автомобильные и архитектурные покрытия, он может частично или полностью заменить диоксид титана, что позволяет снизить затраты.

Технические требования к системам ПВХ-пластизоль

Значение поглощения маслаКак правило, низкая. Высокое маслопоглощение увеличивает вязкость и потребность в пластификаторе, что повышает затраты, хотя требования различаются в зависимости от продукта.
Кристаллическая формаОбычно кубической формы.
Размер частицыКак правило, размер частиц составляет 60–100 нм. Более крупные частицы снижают вязкость и механические свойства; более мелкие частицы вызывают агломерацию, плохое диспергирование, дефекты поверхности, а также повышение вязкости и предела текучести.

Дополнительные требования включают в себя хорошую тиксотропию (снижение вязкости при высоких скоростях сдвига и увеличение вязкости при низких скоростях сдвига), высокий предел текучести и стабильное качество для предотвращения провисания и обеспечения прочности покрытия.

Применение наночастиц карбоната кальция в чернилах

Краски состоят из пигментов, связующих веществ, наполнителей и добавок. Модифицированный нанокарбонат кальция обладает высокой совместимостью со связующими веществами, обеспечивает высокий блеск, высокую стабильность, хорошую адаптивность и не оказывает негативного влияния на высыхание или качество печати. Он улучшает качество красок, одновременно снижая затраты.

Требования к характеристикам чернил

Превосходное распределение, впитывание, прозрачность, блеск, укрывистость и пригодность для печати.
Преимущественно кубическая кристаллическая форма, обеспечивающая низкое маслопоглощение, хорошую текучесть и легкое диспергирование.
Размер частиц обычно составляет 20–100 нм; сыпучесть зависит от формы кристаллов и распределения по размерам.
Высокий блеск достигается за счет узкого распределения частиц по размерам и их упорядоченного расположения в чернильных пленках.
Сниженные требования к белизне способствуют окрашиванию.

Наночастицы CaCO₃ улучшают гладкость, стабильность, качество печати, плотность и впитываемость чернил, способствуя их быстрому высыханию.

Применение наночастиц карбоната кальция в производстве бумаги.

Основные области применения

наполнитель для производства бумагиОднородный мелкий размер частиц снижает износ оборудования, улучшает гладкость, белизну, яркость и непрозрачность бумаги, уменьшает расход целлюлозы, снижает затраты и способствует защите окружающей среды.
Сигаретная бумагаДобавлено при 45–50%. Высокий показатель преломления улучшает непрозрачность; выделение CO₂ при горении регулирует скорость горения, стабилизирует золу, повышает проницаемость и снижает содержание смол.
Высококачественная гигиеническая бумагаШироко используется в средствах женской гигиены, подгузниках и аналогичных изделиях для производства воздухопроницаемых, но водонепроницаемых полиэтиленовых пленок с тонкой текстурой и приятными для кожи свойствами.
покрытие бумагиПоставляется в виде суспензии для снижения энергопотребления, устранения пыли и упрощения процессов. Улучшает блеск, белизну, гладкость, прочность поверхности и впитываемость чернил.

Требования к кристаллической форме различаются в зависимости от области применения: веретенообразная, цепочечная или сферическая для наполнителей; веретенообразная или игольчатая для сигаретной бумаги; веретенообразная, пластинчатая или кубическая для покрытий.

Несмотря на огромный потенциал развития наночастиц карбоната кальция в бумажной промышленности, производство высококачественной продукции по-прежнему зависит от импорта из-за технических сложностей. С переходом от кислотных к нейтральным и щелочным процессам производства бумаги перспективы применения наночастиц карбоната кальция будут продолжать расширяться.

Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен