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| 納米碳酸鈣合成工藝及應(yīng)用研究進(jìn)展（二） |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2015-08-19 15:17:36 瀏覽次數(shù)： |
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1.6 微乳液法
目前，研究者嘗試各種不同的新方法來合成納米粒子，主要有微乳液法、膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器法、溶膠-凝膠法、原位沉積法等。微乳液法屬于Ca2+-R-CO32-反應(yīng)系統(tǒng)，有機介質(zhì)R 一般為液體油。通常，微乳液可分為W/O 型、O/W 型、油水雙連續(xù)型3 種，反相微乳液屬于W/O 型微乳液。
Niemann 等通過在W/O 型微乳液系統(tǒng)中制備納米碳酸鈣和硫酸鋇實驗，建立了微乳液法制備納米粒子的理論模型，并提出了工藝條件放大的依據(jù)。
Sugih 等也在微乳液中用石灰乳碳化制備納米碳酸鈣粒子，研究了水與表面活性劑的摩爾比、連續(xù)相的不同、表面活性劑的濃度及攪拌速度等實驗條件，得出：納米粒子粒徑隨Ca-OT 表面活性劑濃度的增加而下降；攪拌速度的增加會使粒徑增大、分布變寬；高濃度的石灰乳更有利于碳化過程。
Hu 等用亞麻油做表面活性劑，20 ℃下碳化合成了納米碳酸鈣，亞麻油的最佳用量為納米碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量的3 %；產(chǎn)品的活化率能達(dá)到99.07 %，按10︰100比例添加到PVC 中，混合PVC 材料的機械性能顯著改善。
李珍等人研究了微乳液法制備納米碳酸鈣，實驗采用吐溫-80 作為表面活性劑，并得出了最佳工藝條件。趙睿應(yīng)用反相微乳液法制備了多種形態(tài)納米碳酸鈣顆粒，大小均勻，分散性好，較少團聚，粒徑從30～100 nm 不等。微乳液法制備納米碳酸鈣裝置簡單，操作容易；制備的納米粒子粒度分散性好，且粒度可調(diào)，有很好的應(yīng)用前景。
但對于微乳液的形成機理、微結(jié)構(gòu)控制、體系組分對顆粒形成動力學(xué)、尺寸、形態(tài)及性質(zhì)的影響，有待深入研究。該技術(shù)需要大量的油和表面活性劑，如何分離回收它們，以降低成本，目前還處于實驗室研究階段，這也是該技術(shù)無法大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的一個重要原因。有報道，湖南大學(xué)利用納米技術(shù)和材料，掌握了采用微乳液法生產(chǎn)納米碳酸鈣新工藝，填補國際技術(shù)空白。目前此種方法正處在研究之中，還需進(jìn)一步研究微乳液性質(zhì)，尋求高效率、低成本、易回收的表面活性劑，建立適合工業(yè)化的生產(chǎn)體系。
1.7 膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器制備納米碳酸鈣技術(shù)
微混合技術(shù)具有很強的傳熱、傳質(zhì)能力，代表了新的化學(xué)加工途徑，國內(nèi)外許多知名院校和科研院所以及跨國化工公司紛紛開展這方面的研究工作。Werner 等研究將微混合器用于粒徑均一的納米顆粒的制備，Wang 等利用微通道分散制備納米TiO2 顆粒取得很好的效果。清華大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室在微結(jié)構(gòu)設(shè)備液-液兩相流動與混合、反應(yīng)及傳質(zhì)性能等方面取得了一定的研究成果。
Wang等研究了膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器碳化制備了納米碳酸鈣，該設(shè)備以微孔過濾膜為相分散介質(zhì)，可有效克服傳遞對反應(yīng)和分離過程的影響，具有混合尺度可控、混合高效的特點。在不同的操作條件下制得的了平均直徑在34.3～110 nm 的納米顆粒，實驗結(jié)果表明，微孔過濾膜強化了相間 傳質(zhì)和微觀混合過程，通過控制連續(xù)相、分散相的流速以及Ca(OH)2濃度等來控制顆粒直徑。
以微孔膜分散法強化多相傳遞過程為技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)與山東盛大科技股份有限公司聯(lián)合，研制出了制備納米碳酸鈣的膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器。用孔徑為幾微米或幾十微米的膜材料作為分散介質(zhì)，通過強化微觀混合促進(jìn)傳質(zhì)和反應(yīng)的快速進(jìn)行，使得制備的碳酸鈣顆粒粒徑小且分布均勻。通過調(diào)控反應(yīng)物濃度、兩相的流量、壓力等參數(shù)可較好地控制產(chǎn)品粒徑和晶型。
1.8 最新工藝研究
Mädler等用火焰噴涂分解(the Flame Spray Pyrolysis)工藝合成了粒徑8～40 nm SiO2，考察了氧化劑-分散氣相、燃料組成等因素對合成的影響。Huber等成功將該方法應(yīng)用到納米碳酸鈣的制備，實驗以2-乙基己酸鈣為前驅(qū)物，甲烷-氧混合氣為燃料制得了多種表面形態(tài)及結(jié)晶度的納米碳酸鈣粒子，粒徑為20～50 nm。該法可應(yīng)用于可生物降解納米材料的制備，在混合物的功能改性上將有更廣泛的應(yīng)用。此外，還有利用磁場從根本上加強固-液界面的熱力學(xué)潛能來合成納米碳酸鈣粒子；原位沉積法也是一種理想方法，諸多研究人員利用它制得了納米CaSO4、CaCO3等；宋云華等報道了用渦旋脈沖式反應(yīng)裝置制備納米碳酸鈣新方法，在優(yōu)化條件下產(chǎn)品平均粒徑為40～50 nm。
我國科技工作者對納米碳酸鈣的制備技術(shù)進(jìn)行了很多的研究工作，取得了顯著的成就。相信隨著科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國納米碳酸鈣制備技術(shù)將不斷得到完善和提高，制備出多品種、高質(zhì)量的產(chǎn)品滿足市場需求，在激烈的國際競爭中處于優(yōu)勢地位，帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。
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