【摘 要】
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纳米碳酸钙属无机粉体材料,表面亲水疏油,呈强极性,不能与橡胶、塑料等高分子有机物发生化学交联,没有补强性能。同时,纳米碳酸钙具有极大的比表面积和较高的比表面能,在制备
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纳米碳酸钙属无机粉体材料,表面亲水疏油,呈强极性,不能与橡胶、塑料等高分子有机物发生化学交联,没有补强性能。同时,纳米碳酸钙具有极大的比表面积和较高的比表面能,在制备和后处理过程中极易发生粒子凝并、团聚,形成二次粒子,使粒子粒径变大,在应用过程中最终失去超细微粒所具备的功能。解决这两个问题的关键在于对纳米碳酸钙进行表面改性,使其表面能减小,增加亲油性,改进其在基质中的分散性和分散稳定性,从而增加与高聚物的相容性,使其由一般的“增量剂”填料上升为“性能增强剂”和“功能填料”。我国纳米碳酸钙的质量水平与发达国家的差距主要表现在晶型的一致性较差,表面改性和分散性能较差。这是由于我国纳米碳酸钙表面改性技术在改性工艺、改性设备、活化剂配方等方面起步较晚,改性技术还不成熟,尤其是改性机理尚不清楚,这是制约我国碳酸钙改性技术进一步发展的重要瓶颈,也是本文研究的方向。本文首先对纳米碳酸钙的活化改性进行了实验研究,在硬脂酸钠、季戊四醇、松香酯、椰子油、松香、季戊四醇+松香酯、甘油+松香酯、椰子油+油酸、钛酸酯+硬脂酸钠、椰子油+硬脂酸钠等表面改性剂中,以硬脂酸钠、椰子油、油酸+椰子油、椰子油+硬脂酸钠等活化剂的活化效果较为理想。其次,本文探索性地构建了碳酸钙分子的结构模型,明确了碳酸钙微粒的结构特点,即分子中碳酸根离子相对钙离子而言较为庞大而产生“位阻效应”的结构特点,碳酸钙微粒的外表面绝大部分为带负电荷的碳酸根离子所占据,因而对外显负电性,故而在溶液中能吸引带正电的钙离子,为构建活性碳酸钙的结构模型和进一步深入探讨碳酸钙的活化改性机理奠定了基础。最后,本文分别以脂肪酸(盐)、磷酸酯、钛酸酯和铝酸酯四种国内常见的表面改性剂为例,探讨了纳米碳酸钙的表面改性机理,构建了活性碳酸钙的结构模型。此外,对碳酸钙工业的发展前景进行了展望——碳酸钙工业依然是朝阳工业。
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