中国粉体网讯 为了更科学的进行纳米碳酸钙研发、生产和应用,对其改性效果进行准确评价是十分必要的。目前常用的纳米碳酸钙改性效果评价指标有:活化指数、吸油值、疏水性、包覆量、包覆率、粒径、形貌、白度、分散性等。
1活化指数与吸油值
活化指数和吸油值是纳米碳酸钙改性效果常用的评价指标,活化指数可以用来评价表面改性后纳米碳酸钙的疏水效果,而吸油值是指纳米碳酸钙在应用时的消耗油量,一般来说,活化指数越高、吸油值越低,改性效果越好。通常改性剂的种类及用量对活化指数和吸油值有着至关重要的影响。
2疏水性
疏水性是纳米碳酸钙重要的评价指标,也是纳米碳酸钙改性的一大研究热点,可以用静态接触角来表征纳米碳酸钙的疏水性。改性剂的种类对改性后纳米碳酸钙的疏水性有着显著的影响,硬脂酸、硅烷偶联剂、油酸、钛酸酯偶联剂等都是常用的疏水性改性剂,在表面改性过程中,这些改性剂逐渐附着在颗粒表面,从而降低纳米碳酸钙颗粒的表面能。值得一提的是,纳米碳酸钙的晶型晶貌也会影响其改性后的疏水性。
3包覆量及包覆率
通过检测包覆量和包覆率可以了解纳米碳酸钙的包覆情况,对改性机理的研究及改性效果的评价均有很大的帮助。通常情况下,根据不同物质的分解温度或挥发温度不同,可以对改性后的纳米碳酸钙进行热重分析得出改性剂的包覆量,然后可根据下式求出包覆率。
式中:n是包覆率;M是颗粒表面的包覆量;q是改性剂分子的分子量;Na是阿伏伽德罗常数;Ao是表面改性剂分子的截面积;SW是被包覆颗粒的比表面积。
此外,一些研究者通过对改性剂机理的研究构建出相应的包覆模型,从而计算出理论包覆量或包覆率,通过与实际包覆量或包覆率进行对比来了解包覆情况,也为改性机理研究提供了实际的依据。
4粒径及形貌
纳米碳酸钙的粒径及形貌主要取决于其制备过程,因此,在原位改性过程中,液相物浓度、搅拌速率、温度等工艺条件及改性剂种类和浓度都会影响纳米碳酸钙的成核、结晶及生长,通过控制这些因素可以制备不同形貌及尺寸的纳米碳酸钙。在研究过程中,通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜可直观地观察到纳米碳酸钙的形貌、大小。此外,激光粒度分析仪可以观察改性后纳米碳酸钙的粒度分布情况,BET可以测出纳米碳酸钙比表面积。
5白度
对于涂料、造纸、橡胶、塑料等行业,白度是评价纳米碳酸钙的重要指标。改性后的纳米碳酸钙的白度除了与改性剂的选择有关,还与水分、烘干温度及烘干时间有关,一般情况下,烘干时间越长、温度越高、水分越少,白度就越高。
6分散性
纳米碳酸钙可作为填料被广泛应用于橡胶、塑料、造纸等行业中,因此纳米碳酸钙在有机体中的分散性也是一个重要的评价指标,通过对填充后的有机体进行电镜扫描,可直观地观察纳米碳酸钙的分布情况。除了纳米碳酸钙本身的性能及改性效果,其填充的量也是影响分散性的重要因素。
结语:
改性技术拓展了纳米碳酸钙的应用领域,但要把纳米碳酸钙应用到更精细、更高端的场景,改性效果评价就不能够忽视。
参考来源:
孟叮,等:纳米碳酸钙改性效果的影响因素及评价方法,山西大学
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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