納米碳酸鈣粒徑小,補強效果好,是密封膠主要的功能填料之一,廣泛應用于是硅酮膠、MS膠、聚氨酯膠等品種。
劉亞雄等以不同的表面改性劑和晶形控制劑處理納米碳酸鈣,并考察了納米碳酸鈣改性效果、比表面積、晶形等產品特性對密封膠性能的影響,研究結果表明:
采用不同的表面處理劑處理納米碳酸鈣,可得到性能不同的密封膠,采用硬脂酸鈉與偶聯劑復合改性時,可提高強度與伸長率;
增加晶形控制劑的用量,可提高納米碳酸鈣的比表面積,增大拉伸強度和伸長率,比表面積控制在合適的范圍時,具有良好的分散性、強度和伸長率等。
納米碳酸鈣晶形為棒形、紡形、柱形、片狀時分散性不好,具有較高的吸油值,密封膠的粘度大,彈性差,伸長率差;
納米碳酸鈣晶形為立方體和菱形時分散性良好,粒子很規整,具有較低的吸油值,可提高密封膠的拉伸強度和伸長率。
密封膠專用的納米碳酸鈣,應重點控制比表面積、粒徑、吸油值、表面處理劑的配比等指標,使密封膠具有良好的分散性、稠度、擠出性能、強度和伸長率等性能。
具體研究如下:
1、納米碳酸鈣生產工藝流程
納米碳酸鈣生產工藝流程
(1)將石灰石與無煙煤按一定的比例在立窯中煅燒成石灰(CaO)和窯氣,再加入熱水,消化石灰生成石灰乳,過篩除去雜質,得到精制的Ca(OH)2漿;同時窯氣經過多級除塵后,凈化成干凈的窯氣。
?。?)調節Ca(OH)2漿的濃度和溫度,在碳化塔中控制反應溫度、濃度、氣液比、晶形控制劑等工藝條件,制備納米CaCO3熟漿,碳酸鈣熟漿經過陳化,使粒子規整,二次碳化,降低pH值。
?。?)在活化罐中加入碳酸鈣熟漿,加熱至60℃以上,加入溶解好的分散劑和表面處理劑,進行活化處理,保溫攪拌30~60min即可。
?。?)表面處理好的納米鈣漿液經壓濾、干燥、粉碎、包裝得到納米碳酸鈣。
2、改性效果對密封膠性能的影響
控制生漿的比重為1.060、碳化起點溫度為25℃,加入晶型控制劑檸檬酸0.5%,進行碳化,制備得到BET比表面積為27.5m2/g的納米碳酸鈣熟漿,采用不同量表面處理劑進行活化,壓濾、烘干、粉碎后制膠,測試。
改性效果對密封膠性能的影響
結果表明:
與硬脂酸鈉處理相比,采用軟脂酸鈉,可降低納米碳酸鈣的吸油值,增加基膠的稠度,提高擠出性,降低強度,從而提高伸長率;
而采用偶聯劑時,提高了納米碳酸鈣的吸油值,降低了基膠稠度和擠出性,提高了強度,從而降低了伸長率;
采用硬脂酸鈉與偶聯劑復合改性時,可提高強度與伸長率;
不同的表面處理劑處理納米碳酸鈣,得到性能不同的密封膠。
3、納米碳酸鈣的比表面積對密封膠性能的影響
控制生漿的比重為1.060,碳化起點溫度為25℃,分別加入晶型控制劑檸檬酸0%、0.3%、0.5%、0.8%,碳化后,采用4%硬脂酸鈉表面處理劑進行活化,壓濾、烘干、粉碎后制膠,測試。
納米碳酸鈣的比表面積對密封膠性能的影響
結果表明:
增加晶形控制劑的用量,可提高納米碳酸鈣的比表面積,從而提高吸油值,降低稠度,降低成品膠的擠出量,增大拉伸強度和拉伸強度下的伸長率;
但是比表面積增大到一定程度時,增加強度和伸長率就增加的量就很少了,這是因為納米碳酸鈣極易團聚,如果比表面積提高到一定程度,粒子小于40nm時分散不好,容易團聚,也難以提高強度和伸長率;
要想獲得良好的分散性、強度和伸長率,需將納米碳酸鈣的比表面積控制在合適的范圍內。
4、納米碳酸鈣晶形對密封膠性能的影響
在碳化時加入不同的晶形控制劑,制備出粒徑和比表面積相近的納米碳酸鈣,而晶形不同的納米碳酸鈣。
納米碳酸鈣晶形對密封膠性能的影響
(a)晶形為棒形和紡形,分散性不好;(b)晶形為柱形和片狀分散性不好;(c)晶形立方體為主,分散性良好;(d)晶形為立方體和菱形,分散性良好,粒子很規整;
結果表明:
雖然以上粒子的平均粒徑和比表面積相差不大,但是粒子的形狀、規整度、分散性不一樣;粒子形狀不規整,造成納米碳酸鈣的孔隙率大,吸油值增加,膠的稠度小,擠出量小,強度和伸長率差;
納米碳酸鈣的分散性好,可降低吸油值,增加拉伸強度和伸長率。
參考資料:[J]劉亞雄.納米碳酸鈣在密封膠中的應用研究[J].山東化工,2019(48):24-26.
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