纳米矿物粉体材料
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紫金矿业 追求卓越
Ca2+——R（有机介质）——CO32-反应系统
• 根据有机介质R的不同，分为微乳液法和凝胶法 • 微乳液法：将可溶性碳酸盐和钙盐分别溶于两份微乳液中 ，控制一定的条件，在较小区域内控制晶粒成核与生长； 此法一般制备非晶质或球霰石型晶体；控制条件有表面活 性剂及助表面活性剂种类、比例、碳酸盐及钙盐的浓度和 反应温度。 • 凝胶法：从凝胶的一端或两端，让反应离子扩散，在凝胶 内生成结晶体的方法；控制条件有凝胶浓度、反应离子浓 度、pH、添加剂种类和浓度
紫金矿业 追求卓越
二、纳米氧化锌
• 1.1一步法工艺流程
强碱 合成反应 锌盐 搅拌 加热 洗涤、过滤 干燥 纳米氧化锌
一步法中原料的选择主要是碱的选择：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂
影响因素：反应温度、时间、反应物浓度及配比
紫金矿业 追求卓越
二、纳米氧化锌
• 1.2二步法工艺流程图
碳酸钠溶液 合成反应 洗涤、过滤 干燥
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.4 改性时间
当改性时间增加到40min 时，活化指数最大
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.5 搅拌速率
搅拌速率增加，表面包裹量最 大； 搅拌增强，扩散层厚度减小， 传质快，包裹量增加； 达到反应平衡时，表面包裹量 为定值，即搅拌速率对平衡包 裹量没有影响。
(1) (2) (3) (4) (5)
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的结晶过程
• 2、成核与生长机理
2.1结晶区域的形成：溶液处于过饱和状态 2.2晶核的形成： 过剩的溶质离子形成大小不同的晶簇，处于不稳定的高能 量状态，当晶簇增大到一定的临界状态（能量最高状态）， 会释放出多余的能量，成为晶核生成所需要的活化能。 2.3晶体的生长： 包括结晶物质向生长界面的扩散过程和聚集在生长界面的 结晶物质进入晶格的过程
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的结晶过程
• 3、结晶过程的影响因素
反应器结构因素： 反应器的内径、高度、搅拌器的直径、叶片数，搅拌 器与反应器底部的距离等 操作因素： CO2流量、Ca(OH)2浓度、反应温度、搅拌速度、添加剂 、其它辅助设备（如超声波）
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 碳酸钙用于聚合物时，与树脂的亲和性较差，致使与高聚
一、纳米碳酸钙
纳米碳酸钙已成为世界上产量最大、工业化生产技术最为 成熟的纳米粉体材料；广泛应用在填充材料、橡胶、塑料 、油墨、造纸等行业。 按照颗粒形貌，可分为纺锤形、立方形、球形、链状、针 状和片状等。 纳米碳酸钙具有特殊的量子隧道效应、小尺寸效应及表面 效应等； 与常规粉体材料相比，在补强性、透明性、分散性、触变 性等方面都显示明显的优势。 发展方向：专用化、精细化、功能化
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.6 烘干温度
烘干温度小于200℃，随着烘干温 度的增加，活化指数减少 烘干温度大于200℃，活化指数迅 速下降 烘干温度不宜超过200℃，且烘干 时间不宜过长
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 2、钛酸脂偶联剂改性
• 钛酸脂偶联剂有几十个品种，由美国Kenrich石油公司在 20世纪70年代开发的；是纳米碳酸钙最常用的偶联剂之一 ，其通式如下： • (R1O)M—Ti—(OX—R2—Y)N (1≦M≦4,M+N ≦6)
物的结合性较差
• 碳酸钙经过超细化和表面改性后，可在很大程度上克服其
原有的缺点
• 碳酸钙的表面改性就是通过物理或化学的方法，将表面处 理剂包裹在碳酸钙粉末表面，形成改性层，改变原有碳酸 钙的表面性能。 • 常用的改性剂：硬脂酸、钛酸脂偶联剂及聚合物改性剂等 紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1、硬脂酸或硬脂酸盐类改性
• 1.2.1硬脂酸用量
随着硬脂酸用量的增加，活化指数先增加后 下降硬脂酸用量为1.5-2.5%时，活化指数几 乎呈直线上升硬脂酸用量为2.6%时，H达到 最大值0.985
当活化指数达到最大时，再增加硬脂酸用量 ，可能由于纳米碳酸钙表面改性剂多分子层 的形成，使纳米碳酸钙表面的疏水性下降， 活化指数也减少
紫金矿业 追求卓越
二、纳米氧化锌
• 1、纳米氧化锌制备方法
• 一步法
由锌或锌盐与其它物质的混合物通过不同手段，采用一步工艺直接得到 所需产物的方法。如水热法、激光法、机械球磨法、喷雾热解法、化学 气相沉淀法等
• 二步法
先制备出纳米氧化锌的前躯体，由前躯体通过不同手段得到最终产品。 如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、乳液或微乳液法、胶体化学法
Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统
连续喷雾碳化法：
工艺：把精制的石灰乳在空心锥形压力式喷嘴的作用下， 雾化成直径0.1mm的液滴，从塔顶往下喷淋，与底部的二 氧化碳混合气体逆流接触，进行碳化反应 主要控制因素：喷雾液滴直径、石灰乳浓度、塔内气液比 、反应温度、碳化率 优势：晶粒的形貌更容易控制，特别是20nm以下晶粒的制 备 缺点：投资较高，技术较复杂，操作难度大
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二、纳米氧化锌
• 纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小 约在1～100纳米。
• 晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产 生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸 效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点
• 在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能， 具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统
原料：以Ca(OH)2水乳液为钙源，CO2碳化制得CaCO3
可以制备：立方形、针状、片状、链状、球形等多个品种 具体工艺：间歇碳化法、连续喷雾碳化法
紫金矿业 追求卓越
Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统
间歇碳化法：
工艺：反应在搅拌器中进行，通过搅拌改善反应体系的传 质、传热效果； 反应控制因素：石灰乳浓度、 CO2流量、反应温度、添加 剂的用量及加入时间 优势：投资少，易于转化，大部分纳米碳酸钙可由此得到 缺点：微晶粒的制备受到限制 紫金矿业 追求卓越
纳米矿物粉体材料
2011.1.15
紫金矿业 追求卓越
概述 纳米碳酸钙
纳米氧化锌
总结
紫金矿业 追求卓越
概述
• 物质基本粒度：原子 团簇 纳米 微粒 • 纳米矿物材料: 是指利用矿物(主要是非金属矿物) 天然的纳 米结构特征或深加工后所呈现的纳米结构特征(纳米微粒、纳 米尺寸孔洞、纳米层间距离、纳米管、纳米棒、纳米纤维、 纳米网状结构等) , 通过特定的合成制备技术, 与其它原材 料经插层、聚合、组装、复合处理而制成的具有特殊物理、 化学性能的新型材料。 • 矿物及其粉体材料因其具有独特的物理、化学性质，已在新 材料、化工、电子、能源、交通、环保、机械、食品、医药 、生物工程、纺织、农牧业等行业中得到了广泛地应用 紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙粉末
加热混合
改性产品
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 3、聚合物改性
聚合物表面包裹改性碳酸钙的工艺分为两种：
一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面，然后引发其聚合，从而在其表 面形成包裹层
二是将聚合物溶解在适当的溶剂中，然后对其进行表面改性，当聚合物 逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时，排除溶剂形成包裹。
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.2料浆浓度
料浆浓度为7-11%，活化指数随着料浆浓度的增加而增加
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.3 改性温度
硬脂酸的熔点是确定表面处理浓 度的依据 温度在硬脂酸熔点以下时，活化 指数较低 改性温度在熔点以上时，处理剂 熔化，硬脂酸根容易反应吸附到 碳酸钙粒子上 在相同的改性时间内，适当的增 加改性温度，改性反应就会完全 ，表现为改性效果越好，即活化 指数越高 紫金矿业 追求卓越
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的结晶过程
• Ca(OH)2——H2O——CO2制备过程包括: Ca(OH)2与CO2化学反应和CaCO3的成核过程。 • 1、化学过程 Ca(OH)2 (s) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq) CO2(g) = CO2(aq) CO2(aq) + OH-(aq) =HCO3-(aq) HCO3-(aq) + OH-(aq) =H2O + CO32- (aq) Ca2+(aq) + CO32- (aq) =CaCO3(s)
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纳米碳酸钙的表面改性
4、其它改性方法
• 无机表面改性
• 磷酸酯改性 • 铝酸酯改性
• 等离子和辐照改性
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的应用
• 橡胶工业：增加产品体积、节约昂贵的天然橡胶，降低成 本 • 塑料行业：增加塑料产品的体积、降低成本、提高稳定性 、硬度和刚度；提高耐热性，改进塑料的散光性，同时还 赋予塑料的滞燃性 • 造纸行业：取代高岭土降低成本；提高纸张的强度、白度 、不透明度、平整光滑性、折曲性和柔软性 • 油墨行业：稳定性好、光泽高、不影响印刷油墨的干燥性 能 • 其它行业：涂料、保健食品、日化、医药
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碳化法制备纳米碳酸钙
• 工艺流程
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原料 原料预处理
工艺流程
消化 除杂
杂质
煅烧 净化 压缩 碳化 活化 过滤 滤饼 干燥 解聚 产品包装 包装、出售 滤液
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碳化法制备纳米碳酸钙
• 工艺过程的化学反应 煅烧：石灰石在高温下分解成氧化钙和二氧化碳 CaCO3 = CaO + CO2 消化：氧化钙消化生成石灰乳Ca(OH)2 CaO + H2O = Ca(OH)2 碳化：用二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀和水 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
• 橡胶工业和涂料工业
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小 结
CH3-(CH2)16-COOH
• 硬脂酸属于阴离子表面活性剂，具有亲水和亲油的两性
• 采用硬脂酸表面处理纳米碳酸钙，改善碳酸钙与高聚物的
亲和性，提高分散程度，改善碳酸钙填料的表面疏水性，
• 改性工艺：干法和湿法
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纳米碳酸钙的表面改性
• 1.1湿法改性工艺流程
硬脂酸无水乙醇
纳米碳酸钙悬浮液
氯化锌溶液
搅拌 加热 纳米氧化锌
二步法中原料的选择主要是考虑如何使沉淀得到的前躯体分散性好、粒径 细小均匀、热分解温度低 影响因素：反应温度、时间、反应物浓度及配比、热分解温度及时间等
紫金矿业 追求卓越
纳米氧化锌的应用
• 制备抗菌除臭、消毒、抗紫外线产品 • 用于催化剂和光催化剂 • 制备气体传感器及压电材料 • 制备图像记录材料 • 用于荧光体和电容器 • 隐身材料
加热混合
过滤
干燥
改性产品
粉碎
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纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2 影响硬脂酸表面改性纳米碳酸钙的因素
设备的结构参数：与所使用的改性设备有关
改性工艺操作参数：硬脂酸的用量、纳米碳酸钙的用量、 改性温度、改性时间、搅拌速度及改性产品的烘干温度
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纳米碳酸钙的表面改性
无机相 有机相
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纳米碳酸钙的表面改性
• 2.1 钛酸脂干法表面改性纳米碳酸钙工艺流程图
实验步骤：
• 取一定量的纳米碳酸钙粉末，加入到高速混合机中，加热搅拌 • 在一定的温度下，加入经液体石蜡稀释的钛酸酯偶联剂 • 恒温反应一定时间，停止搅拌得到改性纳米碳酸钙 钛酸酯 液体石蜡 混合
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纳米碳酸钙合成方法分类
间歇碳化法
Ca(OH) 2——H2O——CO2 反应系统
喷雾碳化法 氯化钙—碳酸铵法 纳米碳酸钙的 合成方法 Ca2+——H2O——CO32反应系统 氯化钙—苏打法 石灰—苏打法 微乳液法 Ca2+——R——CO32- 反 应系统 凝胶法
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Ca2+——H2O——CO32-反应系统
• 原料：可溶性的Ca2+和CO32• 具体工艺：
氯化钙—碳酸铵法 CaCl2 + 2NH4OH +CO2= CaCO3 + NH4Cl + H2O 氯化钙—苏打法 CaCl2 + Na2CO3=CaCO3 + 2NaCl 石灰—苏打法 Ca(OH)2 + Na2CO3 =CaCO3 + 2NaOH
Ca2+——R（有机介质）——CO32-反应系统
• 根据有机介质R的不同，分为微乳液法和凝胶法 • 微乳液法：将可溶性碳酸盐和钙盐分别溶于两份微乳液中 ，控制一定的条件，在较小区域内控制晶粒成核与生长； 此法一般制备非晶质或球霰石型晶体；控制条件有表面活 性剂及助表面活性剂种类、比例、碳酸盐及钙盐的浓度和 反应温度。 • 凝胶法：从凝胶的一端或两端，让反应离子扩散，在凝胶 内生成结晶体的方法；控制条件有凝胶浓度、反应离子浓 度、pH、添加剂种类和浓度
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二、纳米氧化锌
• 1.1一步法工艺流程
强碱 合成反应 锌盐 搅拌 加热 洗涤、过滤 干燥 纳米氧化锌
一步法中原料的选择主要是碱的选择：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂
影响因素：反应温度、时间、反应物浓度及配比
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二、纳米氧化锌
• 1.2二步法工艺流程图
碳酸钠溶液 合成反应 洗涤、过滤 干燥
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.4 改性时间
当改性时间增加到40min 时，活化指数最大
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纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.5 搅拌速率
搅拌速率增加，表面包裹量最 大； 搅拌增强，扩散层厚度减小， 传质快，包裹量增加； 达到反应平衡时，表面包裹量 为定值，即搅拌速率对平衡包 裹量没有影响。
(1) (2) (3) (4) (5)
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纳米碳酸钙的结晶过程
• 2、成核与生长机理
2.1结晶区域的形成：溶液处于过饱和状态 2.2晶核的形成： 过剩的溶质离子形成大小不同的晶簇，处于不稳定的高能 量状态，当晶簇增大到一定的临界状态（能量最高状态）， 会释放出多余的能量，成为晶核生成所需要的活化能。 2.3晶体的生长： 包括结晶物质向生长界面的扩散过程和聚集在生长界面的 结晶物质进入晶格的过程
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的结晶过程
• 3、结晶过程的影响因素
反应器结构因素： 反应器的内径、高度、搅拌器的直径、叶片数，搅拌 器与反应器底部的距离等 操作因素： CO2流量、Ca(OH)2浓度、反应温度、搅拌速度、添加剂 、其它辅助设备（如超声波）
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 碳酸钙用于聚合物时，与树脂的亲和性较差，致使与高聚
一、纳米碳酸钙
纳米碳酸钙已成为世界上产量最大、工业化生产技术最为 成熟的纳米粉体材料；广泛应用在填充材料、橡胶、塑料 、油墨、造纸等行业。 按照颗粒形貌，可分为纺锤形、立方形、球形、链状、针 状和片状等。 纳米碳酸钙具有特殊的量子隧道效应、小尺寸效应及表面 效应等； 与常规粉体材料相比，在补强性、透明性、分散性、触变 性等方面都显示明显的优势。 发展方向：专用化、精细化、功能化
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纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.6 烘干温度
烘干温度小于200℃，随着烘干温 度的增加，活化指数减少 烘干温度大于200℃，活化指数迅 速下降 烘干温度不宜超过200℃，且烘干 时间不宜过长
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 2、钛酸脂偶联剂改性
• 钛酸脂偶联剂有几十个品种，由美国Kenrich石油公司在 20世纪70年代开发的；是纳米碳酸钙最常用的偶联剂之一 ，其通式如下： • (R1O)M—Ti—(OX—R2—Y)N (1≦M≦4,M+N ≦6)
物的结合性较差
• 碳酸钙经过超细化和表面改性后，可在很大程度上克服其
原有的缺点
• 碳酸钙的表面改性就是通过物理或化学的方法，将表面处 理剂包裹在碳酸钙粉末表面，形成改性层，改变原有碳酸 钙的表面性能。 • 常用的改性剂：硬脂酸、钛酸脂偶联剂及聚合物改性剂等 紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1、硬脂酸或硬脂酸盐类改性
• 1.2.1硬脂酸用量
随着硬脂酸用量的增加，活化指数先增加后 下降硬脂酸用量为1.5-2.5%时，活化指数几 乎呈直线上升硬脂酸用量为2.6%时，H达到 最大值0.985
当活化指数达到最大时，再增加硬脂酸用量 ，可能由于纳米碳酸钙表面改性剂多分子层 的形成，使纳米碳酸钙表面的疏水性下降， 活化指数也减少
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二、纳米氧化锌
• 1、纳米氧化锌制备方法
• 一步法
由锌或锌盐与其它物质的混合物通过不同手段，采用一步工艺直接得到 所需产物的方法。如水热法、激光法、机械球磨法、喷雾热解法、化学 气相沉淀法等
• 二步法
先制备出纳米氧化锌的前躯体，由前躯体通过不同手段得到最终产品。 如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、乳液或微乳液法、胶体化学法
Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统
连续喷雾碳化法：
工艺：把精制的石灰乳在空心锥形压力式喷嘴的作用下， 雾化成直径0.1mm的液滴，从塔顶往下喷淋，与底部的二 氧化碳混合气体逆流接触，进行碳化反应 主要控制因素：喷雾液滴直径、石灰乳浓度、塔内气液比 、反应温度、碳化率 优势：晶粒的形貌更容易控制，特别是20nm以下晶粒的制 备 缺点：投资较高，技术较复杂，操作难度大
紫金矿业 追求卓越
二、纳米氧化锌
• 纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小 约在1～100纳米。
• 晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产 生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸 效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点
• 在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能， 具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统
原料：以Ca(OH)2水乳液为钙源，CO2碳化制得CaCO3
可以制备：立方形、针状、片状、链状、球形等多个品种 具体工艺：间歇碳化法、连续喷雾碳化法
紫金矿业 追求卓越
Ca(OH)2——H2O——CO2反应系统
间歇碳化法：
工艺：反应在搅拌器中进行，通过搅拌改善反应体系的传 质、传热效果； 反应控制因素：石灰乳浓度、 CO2流量、反应温度、添加 剂的用量及加入时间 优势：投资少，易于转化，大部分纳米碳酸钙可由此得到 缺点：微晶粒的制备受到限制 紫金矿业 追求卓越
纳米矿物粉体材料
2011.1.15
紫金矿业 追求卓越
概述 纳米碳酸钙
纳米氧化锌
总结
紫金矿业 追求卓越
概述
• 物质基本粒度：原子 团簇 纳米 微粒 • 纳米矿物材料: 是指利用矿物(主要是非金属矿物) 天然的纳 米结构特征或深加工后所呈现的纳米结构特征(纳米微粒、纳 米尺寸孔洞、纳米层间距离、纳米管、纳米棒、纳米纤维、 纳米网状结构等) , 通过特定的合成制备技术, 与其它原材 料经插层、聚合、组装、复合处理而制成的具有特殊物理、 化学性能的新型材料。 • 矿物及其粉体材料因其具有独特的物理、化学性质，已在新 材料、化工、电子、能源、交通、环保、机械、食品、医药 、生物工程、纺织、农牧业等行业中得到了广泛地应用 紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙粉末
加热混合
改性产品
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 3、聚合物改性
聚合物表面包裹改性碳酸钙的工艺分为两种：
一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面，然后引发其聚合，从而在其表 面形成包裹层
二是将聚合物溶解在适当的溶剂中，然后对其进行表面改性，当聚合物 逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时，排除溶剂形成包裹。
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.2料浆浓度
料浆浓度为7-11%，活化指数随着料浆浓度的增加而增加
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2.3 改性温度
硬脂酸的熔点是确定表面处理浓 度的依据 温度在硬脂酸熔点以下时，活化 指数较低 改性温度在熔点以上时，处理剂 熔化，硬脂酸根容易反应吸附到 碳酸钙粒子上 在相同的改性时间内，适当的增 加改性温度，改性反应就会完全 ，表现为改性效果越好，即活化 指数越高 紫金矿业 追求卓越
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纳米碳酸钙的结晶过程
• Ca(OH)2——H2O——CO2制备过程包括: Ca(OH)2与CO2化学反应和CaCO3的成核过程。 • 1、化学过程 Ca(OH)2 (s) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq) CO2(g) = CO2(aq) CO2(aq) + OH-(aq) =HCO3-(aq) HCO3-(aq) + OH-(aq) =H2O + CO32- (aq) Ca2+(aq) + CO32- (aq) =CaCO3(s)
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纳米碳酸钙的表面改性
4、其它改性方法
• 无机表面改性
• 磷酸酯改性 • 铝酸酯改性
• 等离子和辐照改性
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的应用
• 橡胶工业：增加产品体积、节约昂贵的天然橡胶，降低成 本 • 塑料行业：增加塑料产品的体积、降低成本、提高稳定性 、硬度和刚度；提高耐热性，改进塑料的散光性，同时还 赋予塑料的滞燃性 • 造纸行业：取代高岭土降低成本；提高纸张的强度、白度 、不透明度、平整光滑性、折曲性和柔软性 • 油墨行业：稳定性好、光泽高、不影响印刷油墨的干燥性 能 • 其它行业：涂料、保健食品、日化、医药
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碳化法制备纳米碳酸钙
• 工艺流程
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原料 原料预处理
工艺流程
消化 除杂
杂质
煅烧 净化 压缩 碳化 活化 过滤 滤饼 干燥 解聚 产品包装 包装、出售 滤液
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碳化法制备纳米碳酸钙
• 工艺过程的化学反应 煅烧：石灰石在高温下分解成氧化钙和二氧化碳 CaCO3 = CaO + CO2 消化：氧化钙消化生成石灰乳Ca(OH)2 CaO + H2O = Ca(OH)2 碳化：用二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀和水 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
• 橡胶工业和涂料工业
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小 结
CH3-(CH2)16-COOH
• 硬脂酸属于阴离子表面活性剂，具有亲水和亲油的两性
• 采用硬脂酸表面处理纳米碳酸钙，改善碳酸钙与高聚物的
亲和性，提高分散程度，改善碳酸钙填料的表面疏水性，
• 改性工艺：干法和湿法
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• 1.1湿法改性工艺流程
硬脂酸无水乙醇
纳米碳酸钙悬浮液
氯化锌溶液
搅拌 加热 纳米氧化锌
二步法中原料的选择主要是考虑如何使沉淀得到的前躯体分散性好、粒径 细小均匀、热分解温度低 影响因素：反应温度、时间、反应物浓度及配比、热分解温度及时间等
紫金矿业 追求卓越
纳米氧化锌的应用
• 制备抗菌除臭、消毒、抗紫外线产品 • 用于催化剂和光催化剂 • 制备气体传感器及压电材料 • 制备图像记录材料 • 用于荧光体和电容器 • 隐身材料
加热混合
过滤
干燥
改性产品
粉碎
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 1.2 影响硬脂酸表面改性纳米碳酸钙的因素
设备的结构参数：与所使用的改性设备有关
改性工艺操作参数：硬脂酸的用量、纳米碳酸钙的用量、 改性温度、改性时间、搅拌速度及改性产品的烘干温度
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纳米碳酸钙的表面改性
无机相 有机相
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙的表面改性
• 2.1 钛酸脂干法表面改性纳米碳酸钙工艺流程图
实验步骤：
• 取一定量的纳米碳酸钙粉末，加入到高速混合机中，加热搅拌 • 在一定的温度下，加入经液体石蜡稀释的钛酸酯偶联剂 • 恒温反应一定时间，停止搅拌得到改性纳米碳酸钙 钛酸酯 液体石蜡 混合
紫金矿业 追求卓越
纳米碳酸钙合成方法分类
间歇碳化法
Ca(OH) 2——H2O——CO2 反应系统
喷雾碳化法 氯化钙—碳酸铵法 纳米碳酸钙的 合成方法 Ca2+——H2O——CO32反应系统 氯化钙—苏打法 石灰—苏打法 微乳液法 Ca2+——R——CO32- 反 应系统 凝胶法
紫金矿业 追求卓越
紫金矿业 追求卓越
Ca2+——H2O——CO32-反应系统
• 原料：可溶性的Ca2+和CO32• 具体工艺：
氯化钙—碳酸铵法 CaCl2 + 2NH4OH +CO2= CaCO3 + NH4Cl + H2O 氯化钙—苏打法 CaCl2 + Na2CO3=CaCO3 + 2NaCl 石灰—苏打法 Ca(OH)2 + Na2CO3 =CaCO3 + 2NaOH