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    如何按照惠州碳酸鈣晶型和形貌分類?

    文章出處:公司新聞 責任編輯:東莞市三隆新材料科技有限公司 發表時間:2021-10-13
      

    碳酸鈣呈堿性,基本上不溶于水,溶于鹽酸。它是地球上常見物質之一,存在于霰石、方解石、白堊、石灰巖、大理石、石灰華等巖石內,亦為某些動物骨骼或外殼的主要成分,碳酸鈣也是重要的建筑材料,工業上用途甚廣。

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    對納米碳酸鈣來說,晶型是一個很重要的技術指標,因為不同晶型的產品適用于不同應用領域,只有依據具體的用途來確定合適的產品晶型,才能生產出適銷對路的產品。
    因加工方法和結晶條件的不同,產品的原始顆粒(也稱一次粒子)的形狀不同,在應用中就反應出不同的效果,碳酸鈣的晶型有三種:方解石、文石、球霰石,分別屬于三方、正交和六方晶系,但其形貌有幾十種,常見的有以下八種晶體形貌。
    ⑴無規則形碳酸鈣 
    即以天然的方解石、石灰石、大理石、白堊等為原料,由機械粉碎或氣流粉碎到一定的細度標準,因其相對比沉淀碳酸鈣重,故名重質碳酸鈣、重質微細碳酸鈣等都是無規則體。
    在電子顯微鏡下可觀察其顆粒大小差異較大,而且顆粒外有一定棱角,GCC 的比表面積小,約為 1m2/g 左右,吸油值為 20~27ml/100g 左右。FGCC平均粒徑可達 3μm 以下,比表面積為 1.45~2.1m2/g,吸油值為 48ml/100g 左右。
    總之,GCC 具有形狀不規則、粒徑分布寬、密度大、比表面積小、吸油值較低等特點。
    ⑵紡錘形碳酸鈣 
    普通輕鈣產品,無需添加任何晶型導向劑,晶型為兩頭尖,如紡錘。其長徑為5~12μm,短徑為 1~3μm。如果加入的結晶控制劑為H2O2和螯合劑等還可得到短徑為 0.1~1μm 的小紡錘,其粒徑為 100~1000nm,長徑比為 3~4,在干燥過程中不產生二次凝聚,分散性非常好。
    ⑶立方形碳酸鈣 
    碳化反應前期,在氫氧化鈣漿液中添加硫酸、或硫酸鋁、硫酸鋅等硫酸鹽、或多聚磷酸鈉等晶型導向劑,可生產出立方體形的超細碳酸鈣產品,其粒徑為 5-100nm,且粒度均勻、分散性好、吸油值較低。日本白石工業株式會社以 Al2(SO4)3或 ZnSO4為晶型導向劑,采用兩段噴霧碳化法制得了平均粒徑為 5-20nm 的立方體形納米碳酸鈣。鄭嵐等以硫酸為晶型導向劑,采用間歇鼓泡碳化制備了平均粒徑為 45nm 的立方體形納米碳酸鈣 。
    ⑷針狀形碳酸鈣 
    也稱為晶須狀碳酸鈣:以焦磷酸鈉溶液、或氯化鍶、或硫酸鈉溶液作為晶型導向劑,可得到超細針狀碳酸鈣晶體。福建師范大學許兢等利用尿素水解法,在蒸汽壓力鍋中、恒定高溫高壓下,無須加入晶型導向劑,就能制備出高純度的晶須碳酸鈣。
    針狀納米碳酸鈣具有白度高、生產成本低、強度高、填充性能好等優點,有望取代玻璃、石綿等纖維材料和昂貴的鈦酸鉀、碳化鈦(TiC)等晶須材料,在造紙、塑料、橡膠和涂料等工業領域大量使用,據悉湖南某公司生產的晶須碳酸鈣售價每噸高達萬元以上。
    ⑸鏈鎖形碳酸鈣 
    通過在碳化反應前期,添加六偏磷酸鈉、乙二胺四乙酸與氯化鋁、或者順丁稀二酸等添加劑,或在碳化過程中加入三氯化鋁等都可得到納米級鏈鎖形超細碳酸鈣。清華大學崔愛莉等的研究表明,在碳化反應初期形成單顆粒微晶后,加入 AlCl3,AlCl3水解生成Al(OH)3,由于 Al(OH)3的粘結作用,把一個個小顆粒微晶連接成由幾個到幾十個超細的立方晶體按一定方向松散地結合在一起的鏈鎖形碳酸鈣,其平均粒徑為10-100nm,長徑比為1:5-50。
    ⑹球形碳酸鈣
    在以 CaCl2和 Na2CO3為原料生產碳酸鈣的復分解反應中,在 Na2CO3溶液中加入EDTA 和 Na2HPO4,然后攪拌下將 CaCl2溶液滴加到 Na2CO3溶液中直到反應完全,抽濾、干燥,即可得到平均粒徑為 50-70nm 的球形納米碳酸鈣產品。
    ⑺片狀形碳酸鈣 
    在含有少量磷酸三丁酯和硼砂的氫氧化鈣漿液中通入CO2進行碳化,再經離心過濾、干燥得到片狀碳酸鈣;大多數晶體學者認為,添加有機膦作為晶型導向劑,采用碳化法可制得片狀微細碳酸鈣。即分別配制含少量二甲苯、十二烷基磺酸鈉和正戊醇的碳酸鈉和氯化鈉水溶液,先經超聲波乳化制成 W/O 型碳酸鈉乳狀液和 W/O 型氯化鈣乳狀液,然后將二者混合攪拌后,水浴加熱使乳液分層,將上層溶液過濾、烘干,得到厚度為 100nm、平面大小為 10-20μm 的微細片狀碳酸鈣。
    ⑻無定型體 
    這是一種自然界不存在的非晶型碳酸鈣,主要是采用可溶性碳酸鹽和可溶性鈣鹽,如碳酸鉀和氯化鈣等,用界面低溫復分解反應的方法制備的碳酸鈣,由濃溶液快速沉淀而成;也有人在 CaO—CH3OH—CO2體系中合成了非晶態碳酸鈣。同其它結晶產品相比,其比表面積高達 600m2/cm3,約為結晶產品的 20 倍,對色、臭的吸附性極高,在一定的條件下又可放出被吸附的氣體,是一種很好的吸附劑;此外,該產品在水中溶解性極好,為結晶產品的 30 倍,打破了碳酸鈣難溶于水的概念,可用作食品。

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