分享好友 资讯首页 资讯分类 切换频道

解读-纳米碳酸钙的原位包覆及应用

2023-11-17 10:536710
      现在看看华纳的文章,侧面了解华纳的技术人员研究什么方向,用什么试剂和方法进行研究。向先进企业和个人学习,感谢他们对科技进步的贡献。

    本文讲纳米钙湿法包覆。

    采用助剂如下:

1、SA,脂肪酸?经查,硬脂酸简称SA,stearic acid,即碳18烷基酸,牌号未知。

2、OA,oil acid,油酸,不饱和C18烯酸。

3、PA棕榈酸,C16酸,估计是饱和烷酸。

    未注牌号,估计是避免泄密,可能生产就常用这几种助剂。

4、TMMS,Me-Si-(OMe)3,甲基三甲氧基硅烷。甲氧基硅烷,甲氧基水解较易,水解后三个硅醇提供三个锚点与无机物表面羟基接合。另外一端甲基无反应活性,特点是粉体膨松度低。

5、APTES,N-C3-Si-(OC2)3,氢省去不写,下同。双反应基团。硅氧烷一侧,水解较甲基差些,提供三个锚点与无机物相连。另外一侧丙氨提供一个极性基因,氨基反应活性非常强,又容易生成氢键,估计在胶体中提供触变性,极低剪切下增加粘度或挂胶性。粉体处理完,估计比较抛,用在酰胺材料中估计相容效果好。

6、PDMS-OH,聚,二甲基硅氧烷,两侧羟基封端。注意,这里是聚合物,估计是中低聚合物,估计就是硅油,前面4、5都是单体。封端羟基亲水性好,而低聚物流动性、化学稳定性、柔顺性都好。估计是调节粘度的。

    还有一个钛酸酯熬合物,太复杂了,我就不详细分析了,毕竟我只是个塑料机械专业本科生。因为企业论文中涉及的产品,并且详细标注牌号,通常都是试验数据,陪练,不会真正使用。那些不写牌号的数据,反而要重点研究。

    摘要重点:

1、纳米钙湿法处理,使用SA,需要长时间、高温、高剪切,即使这样,形成化学键数量也极弱。

    主要原因是有机弱酸和无机弱碱作用,本身就弱,解离出来的离子太少,还需要外在酸碱条件或温度剪切来增加动能引发。好像前面有短文已经描述这种机理,就不再重复,主要是太费脑子。个人理解,大约就是酸性条件下,质子攻击有机羧酸的C-O键,酰基突出轨道,和空间结构带有倾角的Ca-OH中的氧上的孤电子对重新结合。

    为了证明键合作用较弱,引用前面讲的论文,但是前面论文也没有相关数据,估计该引用就是借个出处。

2、Na-SA,硬脂酸钠盐溶于水,可用于湿法,但是浓度不能太高,否则有机盐在水中以微胶束形式存在,不能形成单分子层包覆,用量大,改性效果差。

    个人理解就是,直、长链、极性端基的有机盐,容易在水中,形成束状规则排列,钠阳离子与水中自带孤电子对、偏置、突出的氧形成配位群,导致后期与钙羟基酯交换反应时,效能低下。

3、作者提出,直接将酯化反应在纳米钙浆料中进行,利用高温热,催化SA和钙反应。这里的强碱氢氧化钠,估计就是在上述1中,提供强碱性环境,本质是引入催化剂。氢氧化钠电离,在水中形成大量钠阳离子和羟基阴离子,阴离子估计会攻击钙羟基中的带部分正电的氢,然后电子转移,生成有机钙盐。

    这种方法所说更加高效。

    氢氧化钠在工艺上使用,还是比较麻烦的。比如环评或管制,以及设备腐蚀,还有是否影响下游应用等等。但是效果肯定是正确的。

    单一的作用,正在被多极化取代。

各种反应机理的原则是在一定酸碱条件下,原子带电极化,攻击化合物的弱作用或键合部位,通常是端基部位,内部屏蔽效应强,形成中间体,电子重新分配,形成稳定结构。

    但是具体反应,我也不专业,就是简单推测,仅供参考。

    对于加工应用工程师来讲,方向往往比细节更加重要,你重点要关注反应难易和结果。

    检测设备:

1、OCA40 micro表面接触角分析仪。测固液界面张力。

    百度:德国dataphysics,三维可调试样,带显微观察。

2、1530VP SEM

    百度:德国LEO产,精度1nm。

3、L-90流变仪。

    百度:上海产,就是一台粘度仪。

4、CMT2503电子万能试验仪,5KN的拉伸仪。简单的一台拉伸仪,也能做弯曲等力学性能。

    如果前面两台设备都是华纳的自有,还是挺下本的。企业舍不得在研发设备上投资,是没有什么技术储备的。

    实验过程:

1、氢氧化钠催化包覆,同上。

    值得注意的是,吸油值参考ASTM D0281-95r02,Dop。这个标准回头查询一下具体内容。

    百度:

    标准号应该ASTM D281-95(2002),用刮刀磨损法测定颜料油吸附性。

    为什么总是用百度,标准类在知网、万方经常查不到。

    压片是红外压片机?查询,是给红外光谱配套的液压或机械粉末制块样机。

    各种配方的数据表明,SA和OA复配,辅助苛性钠,较单纯SA稍好,较无苛性钠明显好。PA单独使用效果一般。

    评价数据,采用吸油和水接触角,以及硅橡胶中拉伸、DOP糊流变的面积和屈服综合评价。后二者更加有意义。

    如果,我是说如果,直接采用SA复配硅烷偶联剂,进行处理,会不会更好?

    工艺参数影响:

1、温度从75升到90℃,同样工艺,性能提升非常明显。说明工艺温度非常关键。

2、碱在一定剂量范围内,影响不大。估计就是初期引发作用。

3、SA量增加,作用也非常明显。毕竟这是包覆的主力。

4、SA和PA,7:3复配,效果略微优于SA,吸油值下降?

    对于纳米钙,可能表面只有三种特征结构。只有包膜均匀性因素,会对吸油值产生影响。只能解释为:组合方式,物理包覆完整度更高。也有可能是PA对DOP吸收或相容性,可能也产生影响。

    但是不同处理剂复配,方向肯定是正确的。

5、湿法碱催化,比先皂化再催化,效果明显好。吸油值更高。说明包覆完整度较差。也证实前面皂化物团聚的问题。


结论与讨论:

1、SEM分析

    扫描电镜需要离子化处理,喷金。会不会这样看不到表面更多特征?

    从北化的论文采用TEM透射电镜图比较,看表面,TEM要清晰些。

2、吸油接触角分析

    个人理解,粉体吸DOP的值,与粉体比表面积和表面吸附DOP的能力,如最大吸附厚度有关。试验数据观察到,有的钙粉表面处理剂排斥DOP,而且与粉体表面特定区域作用。

    同样的粉体表面和处理剂用量,吸油值较低,可能说明处理剂包覆均匀。

    同样粉体不同处理剂,吸油值较低,可能说明吸附DOP的最大能力不同。

    吸DOP检测,建议搞个流变转子设备进行评估,每个人评价手法不同,影响较大。我通常采用10g粉,最后要能将粉搓成面条,表面不散开。这个过程挺烦人的,对于我这种懒人,经常是一边做试验,一边想各种不同方法的差异,幻想不同设备模拟效果,思考能否客观表征材料的吸油性。

3、硅橡胶力学性能

    看了半天数据,觉得里面一句话比较好。用少量双反应偶联剂,复配SA,共同处理钙粉,有利于提升胶性能。毕竟SA只是物理缠绕或链间物理吸附,弱作用。

4、胶体触变性

    填充室温硫化硅橡胶配方:

    脱醇交联剂,PDMS100,钙120,TMMS8.5,钛酸酯2.5,APTES1.2,DBDL0.07。硫化7h,依GB16776-2005标准。

    我没有真正研究过胶类材料。不过按照高聚物流变学中道理,就是高剪切稀化,有利于快速施工,低剪切或无剪切稠化,防止胶流动形成厚薄不均。

    个人理解,这只能是一种强度适中、物理作用。想来只有氢键适合。无剪切时快速形成中等作用的氢键,胶粘度上升,高剪切破坏氢键,胶恢复原先低粘度。形成氢键的原素主要是氧和氮,提供配位孤电子对,如羟基和氨基,与氢形成氢键。

    论文后面认为,直长链段也能增加胶触变性。可能是长直分子链间形成微胶束结构,还是范德华力作用。这补充了我原先的认知。感谢

举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
哪些因素可以影响碳酸钙的白度?如何解决?
碳酸钙作为一种广泛应用于塑料、橡胶、涂料、造纸等行业的无机填料,其白度是衡量产品质量的重要指标之一。白度的高低不仅影响产品的外观,还直接关系到产品的市场价值和应用性能。本文将探讨影响碳酸钙白度的主要因素,并提出相应的解决方案。

0评论2024-10-24161

轻重钙粉体与其基本颗粒二者物理性能的一阶线性关系
轻重钙粉体与其基本颗粒二者物理性能的一阶线性关系

0评论2024-10-17181

碳酸钙生产厂家教你如何选择合适的产品粒径
如何选择合适目数的碳酸钙,通过以下几个方法希望能够帮助大家在使用的时候能够有所参考

0评论2024-09-29240

氢氧化钙产品中氧化钙含量分析的改进方法
对采用干法消化工艺生产的氢氧化钙产品中的氧化钙含量进行了分析,采用加热分解的方法,可以计算出氢氧化钙产品中的氧化钙含量,该分析方法可以更好的对氢氧化钙产品生产质量进行监控。

0评论2024-08-22324

纳米碳酸钙生产用强力碳化器均匀化效果实验研究
纳米碳酸钙作为一种功能性无机纳米材料,在橡胶、塑料、涂料、造纸等众 多领域具有广泛的应用价值。其粒径分布和均匀性是影响产品质量和应用性能的 关键因素之一。强力碳化器作为一种新型高效的碳化设备,其在纳米碳酸钙生产 过程中的均匀化效果受到了广泛关注。然而目前关于强力碳化器均匀化效果的研 究尚不充分,特别是碳化条件对纳米碳酸钙性质的影响机制尚不明确。本研究旨 在通过实验方法系统地研究强力碳化器的均匀化效果及其影响因素,为纳米碳酸 钙的工业化生产和强力碳化器的进一步优化提供理论支持和实践指导。

0评论2024-08-15209

日本地崎立窑在高端钙镁行业的推广应用
日本地崎株式会社研制了一种新型立窑,该立窑系统以区别于传统意义的煅烧方式而闻名海外,并因其煅烧制度可控快调、活性度可控快调、产能可控快调等优越性能得到海外众多高端钙镁生产企业的青睐。

0评论2024-08-07262

电石渣生产绿色纳米碳酸钙的新工艺研究
以电石渣、碱渣、磷尾矿、皀化废渣、磷肥渣等钙镁型废渣为原料生产绿色轻质(纳米)碳酸钙的碳化工艺路线有三种:一是单纯CO2碳化法,只能生产出粒径粗大的普通绿色轻钙产品;二是CO2碳化+湿法研磨可生产D50在1-2μm的微细绿色轻钙;三是可溶性碳酸盐预碳化+CO2碳化所组成的复合碳化法可生产纳米级绿色轻钙。这三种碳化工艺路线为绿色轻质(纳米)碳酸钙形成高、中、低系列化产品提供了方案。双碳战略下,以电石渣为原料来生产绿色微细轻质(纳米)碳酸钙新工艺可实现电石渣的高值化利用、CO2减排、减碳86.7%的绿色微细轻

0评论2024-08-01420

环状硼酸苯酚酯表面改性剂的合成与性能研究
为增强硼酸酯的应用性能,改善重质碳酸钙(GCC)与树脂基材的融合性,使用硼酸、二乙醇胺和苯酚通过两步反应合成得到新型环状硼酸苯酚酯表面改性剂。分别添加1%、1.5%和2%的表面改性剂对GCC进行处理,测试改性前后GCC粉体的吸油值和微观形貌。改性前后的GCC粉体以30%的比例填充聚丙烯(PP),制成GCC/PP复合材料,进行力学性能、流变、熔融指数(MRF)和差示扫描量热测试。结果表明:表面改性剂添加量为2%时,粉体分散性最好,与未改性碳酸钙相比,吸油值降低了14.0 g/100 g;改性粉体在PP基体中

0评论2024-07-25234

纳米碳酸钙干燥设计及设备选型的研究
在纳米碳酸钙干燥工艺设计过程中,对国内常见的干燥设备和不同组合方式进行热量衡算,并结合典型企业的实际工况数据进行对比,确定了以单级网带干燥作为最优化的工艺及设备选型方案,比闪蒸干燥以及闪蒸干燥和网带干燥组合的干燥系统,能降低综合能耗30%以上。

0评论2024-07-18433

轻质碳酸钙生产烘干设备的选型
滤饼干燥是轻质碳酸钙生产较为关键的工序,其装备费用约占生产线总投资的10~20%,发生的生产成本可以占总成本在10~25%,如此大的变动范围,和生产线工艺设计时干燥机主体的选型有着密切的关系。

0评论2024-07-12444