納米碳酸鈣是一種多晶、超細粉體,其特征尺寸小于0.1µm,將其用作填料可以獲得高強度的復合材料,因其具有較高的市場需求而備受關注。
納米碳酸鈣的形貌主要有球狀、棒狀、片狀等,碳酸鈣形貌的差異對其復合材料的相容性、熱力學性能以及應用領域具有重要影響。例如球形碳酸鈣因其結構簡單、體積小等特點,在油墨等領域得到應用;片狀碳酸鈣因其良好的分散性能作為填料應用于塑料行業;立方狀或連鎖狀的碳酸鈣則在橡膠行業有所應用。因此,深入探究碳酸鈣的合成工藝條件,對開發我國石灰石資源有著重要意義。
加壓碳化法因其具有多方面的優勢以及較廣的應用領域,越來越受到人們的重視。在超臨界狀態時,CO2黏度較低,擴散性較高,可以通過調節溫度和壓力改變其黏度和介電性能。加壓CO2不僅增加了碳化反應物的濃度,而且降低了碳化反應體系的黏度,從而加強了碳化反應體系氣液相際間的轉移。通過加壓CO2制備粒徑均一,形貌規整的微納米碳酸鈣,在一定程度上減輕了我國微納米碳酸鈣生產技術落后的壓力,緩解了中高檔產品對進口的依賴等問題,同時對拓寬碳酸鈣工業生產途徑具有重要意義和較強的應用前景。
王爽等以六偏磷酸鈉作為晶型控制劑,在碳化法的基礎上利用低溫、加壓的方式制備棒狀納米碳酸鈣,結果表明:
?。?)通過往反應釜中通入CO2與Ca(OH)2發生碳化反應,在控制碳化溫度為10℃,Ca(OH)2濃度為2%,碳化反應開始5min后加入2%的(NaPO3)6等制備條件,并在1.0MPa加壓反應下反應4h,合成了具有微納米結構棒狀CaCO3,其晶型為方解石型。所制備出的棒狀碳酸鈣的分散度和均一性最好。同時,實驗制備的微納米棒狀碳酸鈣的平均直徑約0.5µm,長度為1∼2µm。
?。?)在加壓碳化體系中,強化氣液混合過程后制備得到的CaCO3產品均一性和分散性較好,平均粒徑較小。以(NaPO3)6作為晶型控制劑,可以起到很好的分散效果,并且在晶體生長過程中,進一步影響方解石型CaCO3晶體的成核與生長,實現了對微納米結構棒狀CaCO3形貌的可控制備。
?。?)六偏磷酸鈉是一種水溶性較好的無機鹽,其偏磷酸根離子可與鈣離子發生絡合,可有效降低碳酸鈣的成核速度,短時間內避免了大量微小晶核的生成,對產生粒徑均勻的產物更為有利。絡合離子在特定晶面上的吸附和強大的空間位阻作用使得碳酸鈣晶體在生長過程中可以沿著特定晶面定向生長。在添加六偏磷酸鈉的前提下,粒子聚集形成了棒狀碳酸鈣晶體。與此同時,在實驗中施加一定的加壓條件下,CO2在超臨界狀態下具有較低的黏度和較高的擴散性,一定程度推動了反應進行,對碳酸鈣結晶、形貌等產生重要影響。
?。?)該方法易于操作,不需要多次碳化,具有良好的產品可重復性,對于當前的工業生產具有一定的參考意義。
資料來源:《王爽,燕溪溪,蘇晴,等.加壓碳化法制備微納米棒狀碳酸鈣[J].上海第二工業大學學報,2021,38(02):123-130》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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