改性纳米碳酸钙的表征及其在RTV硅酮胶上的应用

采用粒度分布以及流变性能测试的方法对改性纳米碳酸钙进行表征,结果表明,自制的复合改性剂改性的纳米碳酸钙的平均粒径小,粒径分布均匀,并且在Ca CO3/DOP体系中表现出良好的触变性能,将其作为填充料应用于硅酮胶上,能够提高硅酮胶的触变性能及拉伸强度。     

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。     

氧化锌对单组分湿固化密封胶性能影响的研究

以硅烷改性聚氨酯预聚物、具有特定粒径的氧化锌粉料、纳米碳酸钙和催化剂等为原料制成了一种抗紫外线性能优异的单组分湿固化硅烷改性聚氨酯密封胶,并讨论了特定粒径的氧化锌及其添加量对密封胶性能的影响。结果表明,当氧化锌用量介于15份~20份时,密封胶具有优异的抗紫外线性能、较好的挤出性能和力学性能。     

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。     

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%。     

纳米碳酸钙对建筑用硅酮密封胶粘接性能的影响研究

采用碳化法制备了纳米碳酸钙粒子,并用其制备了一款填充纳米碳酸钙粒子的硅酮胶粘剂。对混凝土基材进行处理及密封胶性能受养护时间的影响状况进行分析,并测定了硅酮密封胶的硬度、拉伸粘接强度与断裂伸长率,最后对硅酮胶的耐久性和抗老化性进行了测试。研究结果表明:纳米碳酸钙粒子可以提高硅酮密封胶的粘接强度、断裂伸长率和硬度,完全固化需要20 d,并且纳米碳酸钙可以减缓硅酮密封胶的老化过程。     

棕榈酸改性纳米碳酸钙的工艺研究

采用从漆蜡中提取的棕榈酸作为表面改性剂,以活化度作为改性效果主要评价指标,对纳米碳酸钙粉体进行表面改性处理,确定了最佳改性工艺条件。对改性前后碳酸钙粉体的接触角、吸油率、石蜡糊粘度、粒度分布、分散性等性能进行了比较。结果表明,经棕榈酸表面改性处理后的纳米碳酸钙粒度分布均匀,分散性、亲油性好。     

纳米级碳酸钙悬浊液粒度分布的有效测定

利用超声衰减法对纳米级碳酸钙悬浊液中颗粒粒度分布进行了分析，为纳米颗粒悬浊液粒度分布的测量提供了新方向。实验结果表明，表面改性能够很好地改善纳米级碳酸钙在水中的润湿性及分散性，是实现纳米级碳酸钙悬浊液粒度分布有效测定的关键因素。另外，样品透射电镜分析结果表明，基于声衰减原理的声波粒度仪较好地反映了纳米级碳酸钙悬浊液中颗粒粒度分布情况。     

反应型纳米碳酸钙补强NR的研究

采用具有反应性的改性剂,在纳米碳酸钙水悬浮液中进行改性,制备一种新型改性纳米碳酸钙（简称M-CaCO3）及其与NR的复合材料,对改性前后纳米碳酸钙的结构和形态进行分析,并对NR/纳米碳酸钙复合材料的结构和性能进行研究.结果表明,与未改性纳米碳酸钙相比,改性纳米碳酸钙的透过率下降,在正己烷中的分散性明显提高;NR/M-CaCO3复合材料具有良好的界面相容性和耐热分解性能、较高的交联密度以及优良的综合物理性能和耐老化性能,M-CaCO3的最佳用量为8份.     

硅烷改性聚醚密封胶的制备及性能研究

优选硅烷改性聚醚(MS预聚物)作基料,选纳米碳酸钙作补强填料,通过选用增塑剂、除水剂、硅烷偶联剂和催化剂等功能助剂复配,制备出一款粘接性能优异、贮存稳定的单组分硅烷改性聚醚密封胶产品。试验以单因素对比法逐一分析了催化剂、碳酸钙填料、偶联剂等原料类型以及添加量对硅烷改性聚醚密封胶物理及力学性能的影响。研究结果表明,每100份MS预聚物用125份填料纳米碳酸钙、1.5份改性有机锡催化剂、2份除水剂及3份硅烷偶联剂,制备的硅烷改性聚醚密封胶力学性能优异、贮存性能稳定,具有良好的推广价值与应用前景。     

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。     

纳米碳酸钙二次粒径对有机硅密封胶力学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分布仪分析了纳米活性碳酸钙的相组成及粒子结构、形貌、粒径分布;研究了几种一次粒径相近、不同二次粒径的纳米活性碳酸钙对脱酮肟型单组分室温硫化(RTV)有机硅密封胶力学性能的影响。结果表明,一次粒径小的碳酸钙,经表面处理后的二次粒径不一定小;二次粒径比一次粒径对RTV有机硅密封胶的力学性能影响更大:随着二次粒径的减小(而非一次粒径的减小),RTV有机硅密封胶的拉伸强度、断裂伸长率和硬度都呈增加趋势。     

纳米碳酸钙改性纤维的制备

用间歇鼓泡碳化法制备纳米碳酸钙,并通过细胞壁加填的方式包覆于纤维上。通过扫描电镜分析纳米碳酸钙改性纤维的形貌和结构,利用动态滤水仪测定纳米碳酸钙与纤维之间的结合强度,并测定游离碳酸钙的粒径。结果表明,改性纤维表面均匀包覆一层碳酸钙,而碳酸钙尺寸达到纳米级;改性纤维经动态滤水仪在不同转速下强剪切,纤维表面仍有59%的碳酸钙颗粒包覆在纤维表面。分析了随着改性反应一同生成的游离碳酸钙的粒径特征,其特征径Dn达到了1μm,并且90%的碳酸钙的粒径在2.5μm以内,达到了微粉碳酸钙(1～5μm)的水平,部分粒径已经达到了微细碳酸钙(0.1～1μm)的水平。     

添加剂对纳米碳酸钙形貌与粒度的影响

采用碳化法和复分解法,通过选用不同添加剂及控制其添加量制备了不同形貌和粒径的纳米碳酸钙。用TEM、SEM对所得产物的形貌和尺寸进行了表征。结果表明,当柠檬酸的添加量为0.25%~0.75%（质量分数,下同）时,可实现对纳米碳酸钙颗粒粒径的调控,并选用硬脂酸钠作为表面改性剂对其进行改性,改性后的纳米碳酸钙颗粒更大,形状更规整,分散性更好;当季戊四醇添加量为0.1%~10%时,分别制备出了不同粒径的球形和立方形纳米碳酸钙颗粒。初步探讨了有机酸类、糖类和醇类对合成纳米碳酸钙的影响效果和作用机理。     

单组分硅烷改性聚醚密封胶的研制

以MS预聚物、增塑剂、碳酸钙、气相法白炭黑、硅烷偶联剂和催化剂制备了单组分硅烷改性聚醚密封胶。讨论了催化剂、碳酸钙及硅烷偶联剂对密封胶性能的影响。实验结果表明,每100份MS预聚物用20～40份增塑剂、100～120份纳米碳酸钙、1～2份催化剂及2～7份硅烷偶联剂制备所得密封胶性能最优。     

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。     

彩色纳米碳酸钙的研制

以纳米碳酸钙中试装置为平台,通过控温碳化、加热湿法染色、加热湿法改性和分散处理,制得了具有良好一次粒子形态的彩色纳米碳酸钙产品。激光粒度仪测试表明,彩色纳米碳酸钙产品的D₅₀约为350 nm,具有粒度分布均匀、分布范围窄等特点。产品在空气中长期放置不氧化、不褪色,说明具有良好的化学稳定性。亲水性实验表明,彩色纳米碳酸钙产品在水中长时间放置、反复搅拌,仍然不沉降、不掉色,说明染色和活化都是牢固的。以酸性媒染蓝黑B染料和硬酯酸为例,分析了纳米碳酸钙的湿法染色和湿法活化机理,并且探讨了硬酯酸分子、染色剂分子和碳酸钙颗粒之间的化学交联作用。     

不同粒度纳米碱式碳酸铜的制备

以五水硫酸铜和碳酸钠为原料,采用直接沉淀法研究了纳米碱式碳酸铜的制备,考察了反应温度、反应物的浓度对其粒径的影响。结果表明,当反应温度在45～75℃,反应浓度在1～2.5 mol/L时,可以制备出不同粒径的纳米碱式碳酸铜,其平均粒径范围为16～54 nm;纳米碱式碳酸铜的粒度随反应温度的升高而减小,随反应物浓度的增大而增大。     

碳酸钙纳米棒制备研究

研究了以白云石为原料经过煅烧、消化、二次碳化、过滤、洗涤、干燥制备碳酸钙纳米棒的工艺。用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对合成的样品进行表征。重点考查了二次碳化工序反应温度、氢氧化钙质量浓度、晶型控制剂用量及添加的分散剂种类对产品粒径的影响。结果表明,在二次碳化工序中,在碳化温度为20 ℃、氢氧化钙质量分数为6%条件下,加入2%（质量分数）晶型控制剂和聚乙烯醇分散剂,可以制得平均直径约150 nm、平均长度约1 μm、平均长径比为6~8的碳酸钙纳米棒。