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1、纳米碳酸钙制备及在造纸中的应用纳米碳酸钙制备及在造纸中的应用?论文与综述?纳米碳酸钙制备及在造纸中的应用张博,吴桐,赵富华,刘军海(陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中723001)[摘要]简要介绍了纳米碳酸钙制备方法和表面改性,综述了纳米碳酸钙在造纸中的研究进展和应用,并探讨了纳米碳酸钙的发展趋势.[关键词]纳米碳酸钙;应用;造纸业随着社会的发展,人们对加工纸尤其是特种纸及功能纸的需求不断提高,将纳米碳酸钙作为功能性组分加入纸张涂料体系中,可以提高涂层表面强度和平滑度,较好改善涂层油墨吸收性,提高彩色纸的预料
2、牢固性,显着提高纸张的抗老化性能等口].在造纸中扮演着越来越重要的角色.纳米碳酸钙具有粒度小,表面能高,极易团聚,表面亲水疏油和强极性的特点,在有机介质中分散不均匀.与普通碳酸钙相比,纳米碳酸钙具有粒子细,比表面积大,白度高的特点,作为一种性能好,价格低的补强填充剂,广泛应用于造纸,橡胶,塑料,油墨,医药等行业l2j.1纳米碳酸钙的制备目前制备碳酸钙的方法有物理法和化学法,化学法主要是碳化法,复分解法,微乳法和凝胶法.1.1物理法物理法是指采用碳酸钙含量高的方解石,大理石,白垩,贝壳,石灰石等为原料经机械粉碎及超细
3、研磨等制取的产品,也称为重质碳酸钙.主要方法有机械加工,机械粉碎,干法超细粉碎和湿法超细粉碎.该法所得颗粒形状不规则,粒径分布较宽,一般在0.5～10m之间[.用物理方法生产纳米级超细碳酸钙很困难,特别是物理方法不能制备高活性晶,因此,近些年研究较少.1.2碳化法碳化法是纳米碳酸钙的主要生产方法.将精选02一),男,陕西渭南人,大学本科生,环境工的石灰石煅烧,得到氧化钙和窑气,使氧化钙消化,并将生成的悬浮氢氧化钙在高剪切力作用下粉碎,多级旋液分离除去颗粒及杂质,得到一定浓度的精制氢氧化钙悬浮液;然后通入c(_)2气
4、体,加入适当的晶型控制剂,碳化至终点,得到晶型的碳酸钙浆液;再进行脱水,干燥,表面处理,得到纳米碳酸钙产品].在碳化法中,碳化过程决定了碳酸钙的粒度和晶型.按照CO.气体与氢氧化钙悬浮液的接触方式,可将碳化法分为连续喷雾碳化法和问歇鼓泡法.间歇鼓泡法是目前国内外大多数厂家采用的方法,此法设备简单,投资少.但技术上存在缺陷,产品质量不高,有待在今后的研究中完善.1.3复分解法复分解法是指将水溶性钙盐(如氯化钙)与水溶性碳酸盐(如碳酸铵或碳酸钠),在适宜条件下反应而制得碳酸钙的方法.这种方法可通过控制反应物浓度及生成碳
5、酸钙的过饱和度,并加入适当的添加剂,得到球形的,粒径极小,比表面积很大,溶解性很好的无定形碳酸钙.但吸附在碳酸钙中的大量氯离子很难除尽,生产中使用的倾析法往往需要大量的时间和洗涤用水ll5].制取不同晶形的产品成本较高,经济上不易过关,目前国内外很少采用.1.4微乳法微乳法制备纳米碳酸钙始于上世纪90年代.该方法首先将水溶性的碳酸盐和钙盐分别溶于两个容器的微乳溶液中,然后在一定条件下将二者混合,在较小区域内晶粒迅速成核并生长,控制一定时间,过滤,将晶粒和溶剂分离,即得到纳米碳酸钙颗粒.1.5凝胶法凝胶法制备纳米碳酸
6、钙是利用凝胶为反应的溶一39一一7一l一(博加张期介日筒稿者.收作业扛程2010年第2期《黑龙江造纸》剂,让CO.和Ca.在凝胶中扩散,反应生成纳米碳酸钙.该方法主要用于结晶过程的研究,晶核在凝胶中一旦形成,其位置不会改变,可连续观察晶核的生成与成长过程.目前凝胶法的研究过程只停留在实验室的研究阶段,实际应用还需要更多的研究.近几年,国内关于纳米碳酸钙的制备非常多.随着科技的进步,科研人员采用新的技术如超声波,微波等应用于纳米碳酸钙的制备也取得了一些新进展.2纳米碳酸钙的表面改性纳米碳酸钙直接用于有机介质中存在三个
7、缺点:一是分子问力,静电作用,氢键等引起碳酸钙粉体的团聚.纳米碳酸钙的比表面积大,易吸附气体,介质或与其作用,从而失去原来的表面性质,导致粘连与团聚,使晶粒生长的速度加快l_6J;二是纳米碳酸钙的量子隧道效应,电荷转移和界面原子的相互耦合,使其发生相互作用和因固相反应而团聚;三是纳米碳酸钙为亲水性无机化合物,其表面有亲水性较强的羟基,呈强碱性,使其与有机高聚物的亲和性变差,易形成聚集体,造成在高聚物中分散不均匀,导致两材料间界面缺陷,直接应用效果不好L7].近几年,对于纳米碳酸钙的表面改性的研究很多,研究集中在合成
8、新的改性剂和纳米碳酸钙的改性后性能的研究.如王训道l_8合成改性剂,并对其改性机理进行了探讨.改性后的纳米碳酸钙粒径分布均匀,与改性剂间产生了化学吸附和物理吸附,达到了纳米碳酸钙表面改性的目的.徐惠等采用间歇低温碳化法制备出纳米碳酸钙微粒,用改性剂进行处理,结果表明改性后的纳米碳酸钙由亲水性变为疏水性.纳米碳酸钙表面改性为改善其性能,提高其使用价值和开拓应用
