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【原創(chuàng)】碳酸鈣結(jié)構(gòu)與形貌調(diào)控合成技術(shù)


來源:中國粉體網(wǎng)   昧光

[導讀]  2025年4月10-11日,,由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會將在安徽·池州舉行,。

中國粉體網(wǎng)訊 輕質(zhì)(納米)碳酸鈣作為優(yōu)異的材料,它的性能取決于它的技術(shù)指標,,包括形態(tài),、化學組成,、粒徑分布,、平均粒徑等,其中粒子形態(tài)是一個關(guān)鍵因素,。

 

不同形態(tài)的輕質(zhì)(納米)碳酸鈣,,其功能和應用領域不同,因此,,如何通過工藝條件的控制及晶形控制劑的加入,,制備不同形貌的輕質(zhì)(納米)碳酸鈣產(chǎn)品,從而提高其應用性能與附加值,,一直都是行業(yè)研究的熱點之一,。

 

 

 

1、碳酸鈣形貌控技術(shù)

 

(1)工藝導向

 

通過調(diào)節(jié)碳化溫度,、攪拌速度,、CO2、氣體流速,、通氣方式,、液相濃度等條件,來控制碳酸鈣不同結(jié)晶階段的反應速度,,最終達到控制晶體大小與形貌的目的,。

 

(2)晶型控制劑

 

晶形控制劑,物質(zhì)所帶電荷,、幾何空間,,對碳酸鈣晶體的生長產(chǎn)生了不同的影響,主要表現(xiàn)在晶形和粒徑方面,。

 

發(fā)展至今,,工藝導向和晶型控制劑技術(shù)已經(jīng)是生產(chǎn)不同形貌碳酸鈣必備技術(shù),二者已經(jīng)逐漸融合為一種相輔相成的綜合性技術(shù)了,。

 

晶形控制劑對晶體形狀和粒徑的影響

 

 

(3)碳化法

 

碳化法通過控制氫氧化鈣濃度,、反應溫度和窯氣中的二氧化碳濃度、氣液比,、添加劑種類及數(shù)量等工藝條件,,可制取不同形貌不同粒徑的納米級碳酸鈣,如立方形,、圓形,、紡錘狀、鏈鎖形,、花型等,。

 

碳化法工藝流程

 

 

(4)復分解法

 

復分解法可通過控制反應物的濃度,、溫度及生成物碳酸鈣的過飽和度,,加入適當?shù)奶砑觿┑戎迫∏蛐蔚牧叫∮?.1μm、比表面積很大、溶解性很好的無定形碳酸鈣產(chǎn)品,,其純度高,、白度好。

 

復分解法工藝流程

 

 

2,、不同形貌碳酸鈣應用

 

(1)紡錘狀

 

紡錘狀碳酸鈣比較常見,,在一定反應條件下,甚至不需要加入晶形控制劑就可以直接制備出長徑6~12μm,,短徑1~3μm的紡錘狀碳酸鈣,。加入螯合劑則可以制備更細微的紡錘狀碳酸鈣,干燥過程不易凝聚,,分散性好,。紡錘狀碳酸鈣主要還是用于造紙行業(yè),填充在紙張纖維中功能與微纖維類似,,賦予成品紙張優(yōu)良的書寫性能,、平滑度和可印刷性。

 

(2)球形

 

球形納米碳酸鈣結(jié)構(gòu)簡單,、堆積體積小,、吸油值低,具有良好的平滑性,、流動性,,遮蓋度高、對油墨吸收性強,,主要用于造紙,、潤滑油、電子陶瓷中,。

 

(3)針棒狀

 

針棒狀碳酸鈣主要是在復合材料中起到補強增韌性的作用,,該碳酸鈣晶體本身結(jié)構(gòu)完整性高,強度要遠超一般的增強材料,,在復合材料中添加顯著提升材料強度,;針棒狀碳酸鈣吸油量大,白度高,,耐磨性好,,亦用于熱感材料。

 

(4)鏈鎖形

 

鏈鎖形納米碳酸鈣是優(yōu)良的橡膠補強填料,。在與橡膠混煉過程中,,鏈鎖狀的鏈被打斷,形成高活性點與橡膠鏈健接,,這使它的分散性提高,,補強作用也大大增強,。鏈鎖形納米碳酸鈣還可以和其他填料,如,,炭黑,、白炭黑鈦白粉等混合使用,,達到改善制品加工性,、調(diào)色或部分替代鈦白粉等昂貴的白色填料的目的。

 

(5)立方形

 

立方形納米碳酸鈣屬常溫常壓下碳酸鈣所有相中最穩(wěn)定的方解石相,,它穩(wěn)定的性質(zhì)使其成為工業(yè)中用量最大的納米碳酸鈣品種,。它結(jié)構(gòu)簡單、堆積體積小,、流動性好,,用在紙張中,表現(xiàn)出很高的遮光度,、平整度和白度,,添加到塑料中,可以提高塑料的強度,、耐沖擊性和加工性,。

 

(6)片狀

 

片狀碳酸鈣擁有較強的涂覆和遮蓋能力,分散性能好,,光學性能優(yōu)異,,應用在優(yōu)質(zhì)紙品當中有效節(jié)約紙漿用量,提高產(chǎn)品白度和亮度,,大幅降低成本,,可逐步取代片狀高嶺土,應用于高性能紙張生產(chǎn),。而國內(nèi)片狀碳酸鈣技術(shù)尚處于研究階段,,實際生產(chǎn)應用中使用較少。

 

(7)無定形體(ACC)

 

無定形碳酸鈣是一種自然界不存在的非晶碳酸鈣,,是合成各種特殊晶體結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體相,。無定形納米碳酸鈣同其它結(jié)晶產(chǎn)品相比,比表面積高達600m2/cm3,,約為結(jié)晶產(chǎn)品的20倍,,所以對色、臭的吸附性極高,,在一定條件下又可放出被吸附的氣體,。它還可以作為廉價的有毒金屬吸收劑以及許多聚合物的單分散填料。所以,,它已經(jīng)成為一種引人注目的產(chǎn)品,。

 

2025年4月10-11日,,由中國粉體網(wǎng)主辦的第四屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會將在安徽·池州舉行,屆時中南大學金勝明教授將在大會上作《碳酸鈣結(jié)構(gòu)與形貌調(diào)控合成技術(shù)》主題報告,,根據(jù)碳化法等主流工藝,分析不同形貌碳酸鈣制備技術(shù)和應用優(yōu)勢,,講解工藝控制和晶型控制的要點,。

 

專家介紹

 

 

 

金勝明,中南大學教授,,博士生導師,。主要從事粉體功能材料、固廢資源化利用,、傳統(tǒng)材料低碳制備工藝開發(fā)等領域的研究工作,。

 

主持和參與國際合作項目、國家自然基金重點項目,、國家重點研發(fā)計劃項目,、省級重點研發(fā)計劃項目、校企合作委托項目50余項,,參與完成的“礦物材料關(guān)鍵技術(shù)及應用”成果榮獲湖南省科學技術(shù)進步二等獎,,申請發(fā)明專利40余項,獲授權(quán)發(fā)明專利14項,、發(fā)表本專業(yè)學術(shù)論文80余篇;獲湖南省高等教育教學成果一等獎2項,,出版編著2部。

 

參考來源:

楊春玲,,納米碳酸鈣的制備及粒徑,、形貌控制,東華大學

王向科,,不同形態(tài)納米碳酸鈣制備及應用的研究進展,,五邑大學

馬藍宇,碳酸鈣微粒的形貌控制與應用,,廣西科技大學

 

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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