纳米碳酸钙吸油值的研究

纳米碳酸钙作为一种无机填料,其吸油值大小决定了纳米碳酸钙的表面化学性质、下游加工应用性能,吸油值越小,颗粒的分散性越好,加工性能越好。采用正交试验法优选纳米碳酸钙的制备工艺,通过正交设计选取不同氢氧化钙浓度、晶型导向剂添加量、改性剂添加量及改性时间,经过碳化合成法合成纳米碳酸钙,对其吸油值进行考察,并对实验结果进行了极差分析。研究结果表明,影响纳米碳酸钙吸油值的主要因素是改性时间,其次是氢氧化钙浓度。通过正交试验得出最优的实验条件为:反应起始温度为45℃时,氢氧化钙浓度8.5%,晶型导向剂添加量0.9%,改性剂添加量3.5%,改性时间2 h,此时所得纳米碳酸钙吸油值为26.37。在最优条件下,所合成的纳米碳酸钙颗粒粒径为50～100 nm,晶型为立方体形,边界清晰,硅酮胶应用实验挤出性27.36 g/min,流变性黏度0.62 mPa·s,触变环面积2 334 Pa/s,屈服值133.56 Pa。     

纳米碳酸钙悬浮体流变性能研究

以碳酸钙、氧化钙和邻苯二甲酸二辛酯组成的悬浮体为研究对象,模拟了碳酸钙在涂料及密封胶中流变行为,探讨了碳酸钙颗粒形貌、粒径及表面状态对其流变性能的影响。结果表明：不同形貌碳酸钙制备的悬浮体分散稳定性从强到弱依次为：立方形、纺锤形、链状。立方形碳酸钙配制成的悬浮体触变性最好,屈服应力最大;纳米碳酸钙平均粒径越大,粒径分布区间越窄,颗粒规整程度越高,其悬浮体触变性及屈服应力也越高。随着包覆量增加,触变性增强,但包覆量超过3%（质量分数）时,呈现出负触变性。     

纳米碳酸钙的改性及其在硅酮胶中的应用

采用微孔分散碳化法合成了微纳米碳酸钙(CaCO_3),通过添加油酸对纳米CaCO_3进行了表面改性,研究了改性纳米CaCO_3对硅酮密封胶性能的影响。试验结果表明,适量的油酸可以降低颗粒粒径,并能改善分散性,过量的油酸虽然能够降低颗粒粒径,但会使粉体的分散性变差;与添加普通纳米CaCO_3相比,当添加油酸质量分数为1.5%时,改性纳米CaCO_3不仅减小了所制硅酮胶的表干时间,其固化性能、拉伸伸长性能和粘接性能也得到极大改善,且纳米CaCO_3的相对最佳添加量为35%。     

亚微米立方体碳酸钙的制备及应用

粒径≤100 nm的纳米碳酸钙容易团聚,分散性不好,用于密封胶时具有挤出性能差、模量高等缺点,为了改进这些缺点,研究了石灰的活性度、石灰生浆氢氧化钙的粒径、碳化反应时不同的碳化率和补浆量等关键参数对立方体碳酸钙合成的影响。在石灰的活性度为330~350 mL、氢氧化钙浆料的平均粒径≤2 μm、碳化率达30%~65%、补浆量为原浆的20%～50%的实验条件下,制备了亚微米级碳酸钙。并通过扫描电镜、激光粒度仪对其表面形貌进行表征,发现制备的碳酸钙呈立方体、粒径分布为100~400 nm、比表面积为10~15 m²/g。将其应用于硅烷改性聚醚（MS）密封胶,具有挤出性大、强度高、伸长率高、模量低的优点,符合GB 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》中低模量密封胶的标准。     

单分散纺锤形超细碳酸钙的制备

添加六偏磷酸钠作晶形控制剂,用碳化法制备了单分散纺锤形超细碳酸钙。采用透射电镜表征了碳酸钙的形貌,探讨了晶形控制剂的作用,并考察了不同工艺条件包括碳化反应温度、晶形控制剂的加入时间及添加量对碳酸钙形貌的影响。结果表明:六偏磷酸钠可以促进晶体成核,诱导碳酸钙晶体主要沿c轴生长,提高碳酸钙颗粒间的分散性;在碳化起始温度为40℃、碳化反应进行15~25 min时添加1.5%~2%的六偏磷酸钠,制得了粒径为0.7~1.0μm、长径比约为5的单分散纺锤形超细碳酸钙。     

不同粒度纳米碳酸钙的可控制备

不同粒度的纳米碳酸钙具有不同的特性和应用范围,目前不同粒度纳米碳酸钙的可控制备方法还未见报道。以氯化钙、碳酸铵为原料,以乙醇、柠檬酸和焦磷酸钠为分散剂,采用复分解法研究了不同制备条件对纳米碳酸钙粒径的影响规律,在此基础上制备出平均粒径为17~71 nm的碳酸钙,并对其进行了表征。实验结果表明,所制备的纳米碳酸钙均为球霰石型,纯度很高,而且形貌近似球形。制备条件对纳米碳酸钙的粒径有显著的影响：随着反应温度升高,纳米碳酸钙的粒径减小;随着氯化钙滴加时间的增加,纳米碳酸钙的粒径增大;随着反应物浓度的提高,纳米碳酸钙的粒径先减小后增大;当分散剂为柠檬酸和焦磷酸钠的混合溶液时所得纳米碳酸钙的粒径最小,当分散剂为乙醇和焦磷酸钠的混合溶液时所得纳米碳酸钙的粒径最大。利用这些影响规律通过控制制备条件可以实现所需粒径纳米碳酸钙的可控制备。     

一种针状纳米碳酸钙的制备方法

用石灰乳液碳酸化法制备出针状纳米碳酸钙微粒,讨论了碳化温度和结晶导向剂用量等因素对纳米碳酸钙粒径和形貌的影响。结果表明:结晶导向剂用量为1%~3%(质量分数),温度为14℃,氢氧化钙浆液浓度为8%~12%(氢氧化钙占浆液的质量分数),CO2气体浓度为40%~60%(体积分数),搅拌速度为200~300 r/m in时能制备出长径比大、粒径分布均匀、分散性好的产品;并采用TEM,XRD对其结构进行了表征。     

晶种法制备亚微米纺锤形碳酸钙

采用晶种作为晶形控制剂,采用碳化法制备了亚微米纺锤形碳酸钙。研究了晶种添加量、碳化起始温度等因素对碳酸钙颗粒形貌的影响。采用透射电镜（TEM）、BET法比表面积测试等对样品的形貌和性能进行了表征。结果表明：晶种在碳化过程中具有异相成核作用,提供成核位点,使生成的碳酸钙微晶在其表面生长成纺锤形。在碳化起始温度为30~35 ℃、晶种添加量为20%（质量分数）条件下,可制备单个颗粒粒径为400~600 nm、长径比为4的亚微米纺锤形碳酸钙。     

纳米改性混凝土抗硫酸盐腐蚀性能试验研究

为了分析纳米碳酸钙掺量和硫酸钠溶液腐蚀时间对纳米改性混凝土使用性能的影响规律,制备了5组不同纳米碳酸钙掺量的纳米改性混凝土试件,开展了0～300 d的硫酸钠溶液腐蚀试验,测试了不同纳米碳酸钙掺量和硫酸钠溶液腐蚀时间下的力学性能和抗硫酸盐腐蚀性能。研究结果表明：(1)纳米改性混凝土的抗压强度、抗折强度均随泡硫酸盐溶液时间的增长而上升;(2)随着浸泡硫酸盐溶液时间的增大,纳米碳酸钙添加对混凝土的质量损失率有显著改善;(3)纳米碳酸钙添加可以有效降低混凝土硫酸盐溶液腐蚀层的厚度;(4)纳米改性混凝土中纳米碳酸钙最佳掺量为1.8%。     

改性纳米碳酸钙用于硅酮胶挤出性研究

采用碳化法合成纳米碳酸钙,在反应过程中,调整反应起始温度合成不同晶型大小的纳米碳酸钙。通过透射电镜（TEM）、激光粒度仪对碳酸钙的物相、形貌、粒度进行分析,将改性纳米碳酸钙应用于硅酮胶基料制备及挤出性研究,分析改性纳米碳酸钙的颗粒大小、分散性、流变性能及表面改性剂对挤出性的影响。结果表明：粒径介于50~90 nm,屈服值介于66.4~148.9 Pa,黏度介于0.5~0.75 mPa·s,硬脂酸钠与LH-2、LH-3两种包覆剂进行复配改性的纳米碳酸钙用于硅酮胶基料具有较好的挤出性能。     

纳米碳酸钙的原位包覆及应用

为更好地改性纳米碳酸钙,采用脂肪酸（SA）对纳米碳酸钙进行原位包覆,并对原位包覆法机理作了探讨。先在纳米碳酸钙浆液中加入一定量强碱,然后将浆液加热至75.0～90.0 ℃,再在机械搅拌辅助下加入适量脂肪酸,浆液经过滤、干燥和粉碎解聚得表面包覆改性的纳米碳酸钙。包覆碳酸钙的吸油值、接触角测试,扫描电子显微镜表征及其在室温硫化硅橡胶和DOP糊中的应用实验表明：脂肪酸在纳米碳酸钙表面形成均匀、完整的包覆层,改性碳酸钙在聚合物中具有极佳的应用效果。研究发现,温度为90 ℃,n（SA+OA）∶n（OH^-）=1∶1,n（SA+OA）/m（CaCO₃）= 1.0×10^-4 mol/g是原位法表面包覆纳米碳酸钙比较合适的条件。     

球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒的合成

以氧化钙为原料,在非水体系下采用二氧化碳碳化法制备球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。探究了碳化温度、氧化钙用量、二氧化碳流速和溶剂种类对纳米碳酸钙晶型、颗粒形貌的影响,并优化了工艺条件。采用XRD、SEM、FT-IR和TEM等对产物进行表征,并探讨了合成机理。结果表明：4个因素对纳米碳酸钙的形貌均有影响,碳化温度对晶型影响较大。以甲醇作为溶剂和模板,当碳化温度为5 ℃,氧化钙用量为2.8 g（每100 mL甲醇）,二氧化碳流速为100 mL/min时,可制得球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。     

改性聚环氧琥珀酸对纳米碳酸钙分散性的研究

为避免纳米碳酸钙在水中团聚,采用可生物降解的改性聚环氧琥珀酸作为分散剂。由于改性聚环氧琥珀酸结构单元中有强极性磺酸基团,增强了分散液粒子之间的静电斥力。与聚环氧琥珀酸相比,改性聚环氧琥珀酸作分散剂时纳米碳酸钙悬浊液的稳定性更好,分散液粒子的粒径更小,流动性更好。将三聚磷酸钠作协同分散剂与其配合使用后,可显著提高改性聚环氧琥珀酸对纳米碳酸钙的分散效果。     

工业氢氧化钙中氧化钙、氢氧化钙及碳酸钙测定方法的研究

目前,多数分析方法难以计算工业氢氧化钙中氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙的含量。将蔗糖滴定法和热重分析相结合,对工业氢氧化钙中的氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙做了分析。采用GB/T 5762—2012《建材用石灰石、生石灰和熟石灰化学分析方法》测定氢氧化钙中有效钙的含量。根据氢氧化钙和碳酸钙分解温度的差异,使用热重分析测定工业氢氧化钙中氢氧化钙和碳酸钙的含量。之后,将有效钙中的氢氧化钙部分扣除并换算,得到氧化钙的含量。实验得到氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙这3种物质的含量,其余部分为杂质。该方法具有操作相对简单、测定成分种类较多的优点。     

滑石、CaCO3、BaSO4填充PP复合材料力学性能及界面相互作用对比

以3种白色矿物粉体［颗粒状CaCO₃、BaSO₄,片层状滑石（talc）］为填料,聚丙烯（PP）为基体树脂,通过熔融共混法制备PP复合材料,研究3种矿物粉体在不同含量时对PP复合材料的力学性能、流动性能与断裂形貌的影响规律,并采用Turcasanyi半经验公式计算了矿物填料与PP复合材料力学性能界面相互作用。结果表明,3种矿物粉体的加入均降低了PP的拉伸强度,PP/talc复合材料的拉伸强度明显高于PP/CaCO₃ 与PP/BaSO₄,且talc的加入明显增强了PP的拉伸模量与弯曲模量;CaCO₃ 与BaSO₄的加入使复合材料弯曲强度降低,talc的加入使复合材料弯曲强度提高;CaCO₃对PP断裂伸长率与悬臂梁缺口冲击强度的提升最为明显;talc的加入使复合材料流动性能得到提高,而颗粒状的CaCO₃与BaSO₄的加入对加工性能影响较小;CaCO₃ 与BaSO₄在PP中均存在一定团聚现象,且与PP相容性较差,存在明显界面缺陷;talc与PP间界面较模糊,二者之间有较强的黏结作用。     

聚苯乙烯磺酸钠调控制备球状碳酸铈颗粒研究

采用气相扩散法,通过添加聚苯乙烯磺酸钠（PSS）,制备了球状碳酸铈粒子。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）等对产品进行表征分析。结果表明：PSS可以改变碳酸铈的形貌,当PSS质量浓度为0.50 g/L、Ce（NO3）3浓度为0.07 mol/L时,得到分散均匀、粒径为3 μm左右的球状碳酸铈粒子。同时对其形貌控制机理进行了初步探讨。     

基于响应曲面法的反应-萃取-结晶工艺优化

氯化钙与二氧化碳通过反应-萃取-结晶工艺制备碳酸钙和氯化氢气体是制碱废液资源化利用的有效途径。用响应曲面中的Box-Behnken Design(BBD)设计实验,考察了氯化钙浓度、萃取剂体积分数、相比和温度4 个因素对反应-萃取-结晶耦合工艺中氯化钙转化率、有机相中氯化氢浓度以及产物碳酸钙的平均粒度的影响及交互作用,并分别建立了三响应值与影响因素间的回归方程。三响应预测最佳值分别为:氯化钙转化率95.08%、有机相氯化氢浓度1.126 mol·L^-1、碳酸钙平均粒度48.71 μm;相应的实验值分别为92.35%、1.123 mol·L^-1 和49.14μm。预测值与实验值接近,误差较小,说明建立的模型对于反应-萃取-结晶工艺的分析和预测准确可靠。