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纳米碳酸钙在涂料行业中的应用现状与展望

    结合几年来对纳米碳酸钙复合涂料的研究,对国内外纳米碳酸钙复合涂料的研究现状进行概述,希望有助于国内纳米碳酸钙复合涂料研究的进一步深化,为纳米碳酸钙复合涂料的产业化研究提供借鉴。
  1、纳米碳酸钙颗粒的表面改性
  纳米碳酸钙颗粒应用于涂料中,要涉及到纳米材料与基料的相容性,涂料的成膜基料与塑料、橡胶等高聚物在官能团的种类与数量、相对分子质量等方面明显不同,进而导致聚合物的表面极性及与颜填料的相互作用方式皆有区别。要使纳米碳酸钙成功应用于涂料中,必须对纳米碳酸钙表面进行特殊的改性。
  迄今为止,对纳米碳酸钙的表面处理大多采用传统的无机颜填料的处理方法,采用的处理剂多为硬脂酸及其盐类,各类表面活剂与偶联剂等。张生生等用脂肪酸钠代替脂肪酸,由于处理时同时通人二氧化碳,实际包膜在碳酸钙表面的仍是脂肪酸,只是脂肪酸钠在水中扩散时较脂肪酸小,包膜效果提高。但是从作者提供的电镜图片观察,分散性改善并不显著。韩跃新,等直接在水相中利用脂肪酸通过强制乳化的方法进行包覆,研究了在改变脂肪酸加入量与调整乳化条件时对包覆后纳米碳酸钙活化指数的影响,发现浆料浓度在9%左右,脂肪酸为2.5%时,处理后的纳米碳酸钙的活化指数最高。陆厚根,等在研究不同改性剂对纳米碳酸钙进行表面处理时,发现处理剂的内聚力越小,改性后分散效果越好,改性剂在颗粒表面形成完整单吸附层时,屏蔽的表面活性点最多,颗粒团聚现象最弱,此时的吸附层具有规整直立伸展构象,空问位阻大。杜振霞,等¨用有机酸包覆纳米碳酸钙后,发现在有机溶剂中的分散性改善十分明显,其改性后的纳米碳酸钙用于聚氨酯清漆中,涂膜在光泽、流平性、柔韧性、硬度等方面都得到改善。Erika F认为,这种性能的改善缘于纳米碳酸钙表面改性剂在粒子与基料之间形成了一种韧性连续膜,促使纳米碳酸钙与基料间发生应力转移所致。丙烯酸一马来酸一磺酸共聚物的包覆,使纳米碳酸钙表面形成大分子的难溶盐,处理剂包覆致密性提高,颗粒间由于电荷与位阻双重作用,稳定性增加。
  2、纳米碳酸钙复合涂料
  众所知周,碳酸钙本身作为体质填料,广泛应用于各类涂料中。它可以改变涂料的流变性、涂层的韧性、耐水性、耐候性,降低涂层的加工成本。与传统的重钙或轻钙相比,虽然纳米碳酸钙的成本大幅度上升,但较其他普通颜填料相比仍处于较低的价位,尤其是碳酸钙纳米化后,其在涂层补强性、透明性、触变性、流平性等方面所带来的变化,更是涂料生产企业所关注的热点。