纳米碳酸钙的表面技术处理分析

方强

【摘  要】纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，在各个领域中有着广泛应用，例如造纸工业、油墨行业、橡胶工业、涂料等。分析纳米碳酸钙表面技术处理的现状和表面技术处理方法，对当前纳米碳酸钙表面处理技术中存在的问题进行研究，对纳米碳酸钙的未来发展提出可行的建议。

【关键词】表面活性剂;表面技术处理;纳米碳酸钙

前言：

通常情况下，纳米碳酸钙常用于高分子材料如涂料、橡胶、有机塑料等中作为填充物使用，但过程中存在两个难点。首先，因为分子内原子和分子之间的作用力，导致分子粒径增大，纳米碳酸钙团聚，其次，因为纳米碳酸钙表面的羟基存在强碱性和亲水性的特质，因此高分子材料中使用纳米碳酸钙会导致其不均匀分散，从而失去了碳酸钙原本的纳米性能，所以，纳米碳酸钙需要实施表面处理，将上面的问题有效解决之后，再在高分子材料中进行应用[1]。

一、纳米碳酸钙表面技术处理方法

1.1局部化学反应技术处理

局部化学反应技术处理剂包括有机物、无机物、偶联剂等。技术处理包含两种工艺，湿法和干法。这种方法主要通过纳米碳酸钙表面的处理剂和官能团的反应从而完成技术处理，在实际应用中较为广泛。湿法指在纳米碳酸钙溶液中直接放入技术处理剂。该方法缺点是不方便运输，优点是具有较强的包覆效果。干法指在技术处理机中加入纳米碳酸钙粉和表面技术处理剂，从而实施表面处理。该方法出料后能够快速包装，简单易行。

1.2胶囊化技术处理

胶囊化技术处理指将其他物质的膜覆在纳米碳酸钙表面，改变其粒子表面特性。不同于表面包覆技术处理，胶囊化技术处理膜更加均匀。这种方法第一应该制备w/o型溶液，以七比三的比例将百分之零点五苯溶液和碳酸钾水溶液在烧杯和试管中混合，并使用混合机或者分散剂对其搅拌，制成w/o型溶液。在搅拌剧烈的前提下，将0.8mol/L氯化钙水溶液注入碳酸钾一苯w/o型溶液中，不断搅拌半个小时，使用离心机将其中的沉淀进行干燥、甲醇洗涤、过滤、分离，从而获得纳米碳酸钙粉末。

1.3表面覆技术处理

表面覆技术处理是纳米碳酸钙和表面技术处理剂没有化学反应，颗粒和包覆物两者通过范德瓦耳斯力或者物理措施进行连接的方法。将表面活性剂加入纳米酸钙溶液中，生成纳米碳酸钙，并在其表面覆盖表面活性剂，纳米颗粒均匀。表面包覆技术处理能够对其分散性进行有效改善。

1.4高能表面技术处理

高能表面技术处理方法众多，如等离子体处理、高能射线等，该方法生产力不强、缺乏粘性、技术处理效果不好、成本高，因此应用范围不大。等离子体化学反应指利用高速电子对分子进行碰撞，电离、离解、激发产生反应。高能射线技术处理指干燥碳酸钙粉后使用高能辐射使碳酸钙表面生成活性点，加入乙烯基单体后，其粒子表面生出有机膜。

二、纳米碳酸钙表面技术处理技术中存在的问题

2.1技术处理剂无复合配方，品种少

近年来我国纳米活性炭领域相比之前情况尽管有所改善，但在技术还停留在原地。这其中大部分原因是我国目前缺乏足够多的活性剂品种和助剂，没有有效开发表面活性剂、新型助剂、复合配方，只有一些偶联剂。举例如下：我国造纸工业没有高质量的分散剂，无法做到像国外那样浆料不下沉的效果。国外纸张填料到达百分之四十五，是在纸浆上附着涂料，与其对比，我国仍需要继续努力[2]。

2.2技术处理纳米碳酸钙产品质量不稳定，较为单一

纳米碳酸钙表面技术处理产品工业化品种较少，并且经过技术处理的纳米碳酸钙在碱度、水分、细度等方面具有较大不波动，缺乏足够稳定的产品性能，对用户的产品质量造成严重影响。目前市场上较为受欢迎的纳米活性炭酸钙来源主要还是国外，我国缺乏新产品开发能力。

2.3未能生产晶型可控的纳米碳酸钙

当前纳米碳酸钙产品主要制备了以下几种形状：无定形、锁链形、棒状、板状、球形、针形、立方形、纺锤形等，因为难以控制各种晶型的生产，因此在制备大部分晶型的地点还停留在实验室，规模生产目标还未达成。

2.4纳米碳酸钙产品色泽单一

当前我国生产的大部分纳米碳酸钙颜色为白色。一般情况下，在进行合成革产品、橡胶、彩色塑料等产品的生产时，需要将色淀、色母、色素等着色剂加入其中，生产塑料制品、橡胶、合成革时，由于基料中的粉色填料、着色剂难以均匀分散，需要进行长时间混炼，导致产生大量消耗，延长生产周期。另外，因为产品强度有限，加入填料时应注意剂量，避免增加成本。所以，合成有色纳米碳酸钙具有重要意义[3]。

三、纳米碳酸钙发展方向

3.1研制开发出价格低廉、高效、新型的技术处理剂

作为一种填料，纳米碳酸钙在各种行业中均有广泛应用。实际生活中，由于行业的不同，因此需要不同性能的碳酸钙。碳酸钙应用于涂料中，需要具备提升粘度，增加牢固度的功能。应用于橡胶中，需要碳酸钙具备提升胶连性的作用。应用于造纸行业中，需要其对纸张的光泽性和白度进行改善，应用于油墨中，需要具备有效分散性。所以，基于碳酸钙的性能关系，针对技术处理机理和过程，设计技术处理剂的分子结构，生成具有特殊功能、适应性强、价格低廉、高效的新型技术处理剂。

3.2使用先进技术处理新工艺和先进的技术处理设备

在技术处理工艺方面，可对复合活性纳米碳酸钙、机械化学复合活性纳米碳酸钙、等离子体处理工艺、单体聚合反应等逐步推进。对能够满足碳酸钙复合加工、包覆效率高、技术处理剂分散良好、能够连续生产的专用设备进行开发和研制。

3.3构建技术处理纳米碳酸钙质量控制体系和质量表征体系

通过现代分析测试方法，对技术处理纳米碳酸钙质量控制体系和质量表征体系进行构建，使造纸行业、涂料、橡胶、塑料等行业未来更好的发展[4]。

四、结语

综上所述，纳米碳酸钙表面处理技术与现代仪器测试、现代仪器分析、纳米材料学、结晶学、有机化学、胶体化学等众多边缘学科和领域均有涉及，并且关系密切。纳米碳酸钙表面处理技術仍旧需要不断的对技术处理效果表征、技术处理设备、技术处理手段、技术处理机理进行完善和发展。因为纳米碳酸钙实施表面处理之后，其粒子的化学性质和表面物理性质变化明显，因此粉体表面技术处理技术和纳米碳酸钙的发展在之后新材料的生产中占据重要位置。

参考文献：

[1]赵金城，蒋海福，李浩铭，等. 超细重质碳酸钙与纳米碳酸钙的摩擦性能对比研究[J]. 当代化工，2019，048（009）：1968-1971.

[2]武元鹏，田应佩，罗平亚，等. 纳米碳酸钙的制备及在水基钻井液的应用研究[J]. 钻井液与完井液，2019，36（4）：407-413.

[3]王艳芝、王文超、张振利、张居亮、刘少磊. 基于压滤机板框应用的聚丙烯复合材料研究进展[J]. 塑料工业，2020，v.48;No.404（11）：35-38+62.

[4]杨雷，邓金营，邓长征，等. 纳米碳酸钙的合成、表面技术处理以及应用[J]. 广东化工，2019，046（005）：124-125.

（作者单位：广西华纳新材料科技有限公司）