纳米碳酸钙的表面改性技术研究进展
中国粉体技术网班建伟纳米碳酸钙作为橡胶、塑料制品的填料可以提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度及可加工性并降低成本。纳米碳酸钙直接用于有机介质中存在两个缺点一是分子间力、静电作用、氢键等引起碳酸钙粉体的团聚。纳米碳酸钙的比表面积大易吸附气体、介质或与其作用从而失去原来的表面性质导致粘连与团聚或因其表面能极高和接触界面较大使晶粒生长的速度加快另外因纳米碳酸钙的量子隧道效应、电荷转移和界面原子的相互耦合使其发生相互作用和因固相反应而团聚。二是纳米碳酸钙为亲水性无机化合物其表面有亲水性较强的羟基呈强碱性使其与有机高聚物的亲和性变差易形成聚集体造成在高聚物中分散不均匀导致两材料间界面缺陷直接应用效果不好。随着纳米碳酸钙用量的增大这些缺点更加明显过量填充甚至会使制品无法使用。因此需要对纳米碳酸钙进行表面改性使其表面能减小分散性提高表面呈亲油性从而增大纳米碳酸钙与高聚物的亲和性。改性剂一方面可以定向吸附在纳米碳酸钙表面使其表面具有电荷特性、物理与化学吸附共存、形成的吸附层较稳定。由于同种电荷的排斥性纳米碳酸钙不易聚合从而提高其润湿性、分散性和稳定性可以创造颗粒间的互相排斥作用起到很好的分散效果。另一方面可以增大纳米碳酸钙与有机体的界面相容性及亲和性从而提高其与橡胶或塑料等复合材料的物理性能。目前改性剂根据其结构与特性可以分为表面活性剂、偶联剂、聚合物和无机物。1表面活性剂表面活性剂种类多、生产能力大、价格低可分为阴离子、阳离子、非离子和高分子表面活性剂。王昌建等研究了各类表面活性剂对纳米碳酸钙的防团聚作用结果表明表面活性剂对分散性的改善效果优劣顺序为阴离子、非离子、阳离子、高分子表面活性剂复配物的改善效果优于单一类型表面活性剂。目前应用较多的表面活性剂有脂肪酸盐、高分子化合物及磷酸酯盐。11脂肪酸盐脂肪酸盐改性剂属于阴离子表面活性剂其分子一端长链烷基的结构与高聚物类似因而与高聚物基体有较好的相容性另一端为羧基等极性基团可与纳米碳酸钙等无机填料表面发生物理和化学吸附。用于纳米碳酸钙表面处理的脂肪酸主要是含有羟基、氨基的脂肪酸。关于脂肪酸盐对纳米碳酸钙的作用机理Vold提出的模型认为脂肪酸盐在粒子外围形成一层壳增大了两粒子之间最接近的距离减小了范德华引力的相r