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源磊小知识 | 纳米碳酸钙表面改性技术

源磊小知识 | 纳米碳酸钙表面改性技术

纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01~0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。 由于纳米碳酸钙颗粒表面的亲水疏油性以及高表面能特性导致其极易团聚，使得纳米碳酸钙在塑料等有机基体中分散不均，从而影响其在塑料等有机基体的应用效果。因此，纳米碳酸钙作为填充改性材料用于塑料等有机基体前，须进行表面改性，以提高其应用效果。     表面性方法 一、干法改性 干法改性是指在干燥的环境下，将改性剂与纳米碳酸钙粉体进行高速混合，在机械力的作用下，改性剂形成一层薄层均匀地包覆在纳米碳酸钙颗粒表面，改性纳米碳酸钙不用经后期处理便可直接使用。常用的表面改性剂为偶联剂，借助偶联剂在纳米碳酸钙表面与有机高分子材料之间形成分子桥，从而使它们的相容性得到极大改善；此外使用偶联剂还可增大填料的用量，改善体系的流变性能。 干法表面改性的特点是工艺简单，配方可灵活掌握；将碳酸钙表面处理与下游工序串联起来，生产效率高，且成本低、易于运输，但是却存在着改性不均匀，改性效果差且对改性设备要求高，较难达成产业化等缺陷。 干法表面改性的注意事项：要有快速的搅拌，以使偶联剂快速包覆于每一粒碳酸钙颗粒；改性温度要适宜，以利于包覆反应的进行；羟基的来源问题，如果碳酸钙中水分含量较高，则偶联剂将先与水反应，而不是与碳酸钙表面的羟基反应，这就无法达到表面改性的目的。因此，必须保证快速分布、适宜温度和不含水分这3个基本条件，才能发挥出偶联剂的作用。 二、湿法改性 湿法改性是于一定温度下，在纳米碳酸钙悬浮液中加入水溶性改性剂进行水浴加热搅拌改性，使之充分接触混合均匀，再经洗涤、干燥、烘干得到改性纳米碳酸钙。 利用碳酸钙在液相中比在气相中更易分散、且加入分散剂后分散效果更好的特点，使碳酸钙颗粒与表面改性剂分子的作用更均匀。 碳酸钙颗粒经湿法改性处理后，其表面能降低，即使经压滤、干燥后形成二次粒子，也仅形成结合力较弱的软团聚，有效地避免了干法改性中因化学键氧桥的生成而导致的硬团聚现象。湿法改性工艺比干法改性工艺更加复杂，表面改性剂的用量也稍多，但在质量方面却具有明显的优势。 三、原位表面改性 原位表面改性是指将纳米碳酸钙制备及其表面改性两个步骤在原位同步完成。即在化学法合成溶液体系中加入表面改性剂，在纳米颗粒形成之前引入改性剂，在纳米碳酸钙颗粒长大的过程中，提供充足作用力抑制其生长，同时也能起到防止颗粒团聚的作用，最终获得改性纳米碳酸钙。原位表面改性能有效的改善粒子团聚问题，同时改性剂作为有机物质不仅改变纳米碳酸钙的表面性能而且对纳米碳酸钙的成核与生长起到调控作用。 四、纳米碳酸钙表面改性新技术 1.母料填料改性 母料填料是一种新型填料，通过将一定比例的树脂母料、碳酸钙及表面活性剂混合，制得母粒填料的同时对碳酸钙进行表面改性。根据所用基体树脂的不同，常见的母料填料主要有聚乙烯蜡碳酸钙母粒、无规则聚丙烯碳酸钙母粒(APP母料)和树脂碳酸钙母粒填料等。 2.高能表面改性 利用等离子体或高能射线(如X射线、γ射线等)进行改性的一种方法。等离子体对CaCO3粉体的表面改性主要是利用等离子体聚合技术，首先使单体活化产生气相自由基，然后吸附在固体表面成为表面自由基，进而与等离子体或气相原始单体发生聚合反应，在碳酸钙表面形成聚合物薄膜，达到改性。

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2023

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源磊小知识 | 湿法云母粉在涂料中的应用

源磊小知识 | 湿法云母粉在涂料中的应用

湿法云母粉微粒直径与厚度的比例达到80－120倍，晶片厚度仅数十纳米至一百纳米左右。具有高遮盖率和紫外吸收功能，在漆膜中能形成高效的阻隔作用，使腐蚀性物质在漆膜中扩散、渗透和迁移的变得极其迂回曲折，穿透漆膜的时间延长到3倍，从而极大地提高防腐涂料的性能。     在涂料的应用 （1）阻隔作用 片状填料在漆膜内形成基本平行的取向排列，水和其它腐蚀性物质对漆膜的渗透受到强烈阻隔，在使用优良云母粉的情况下，水和其它腐蚀性物质穿透漆膜的穿透时间一般延长3倍。由于云母粉填料比特种树脂廉价得多，所以具有非常高的技术价值和经济价值。 总之，使用优良云母粉是提高防腐涂料和外墙涂料等的品质和性能的重要手段。在涂装过程中，云母晶片在漆膜固化前受到表面张力的作用而躺下，自动形成互相平行、而且与漆膜表面也平行的结构。这样的层层排列，其取向正好与腐蚀性物质穿透漆膜的方向相垂直，阻隔作用的发挥最为充分。如果云母晶片有穿孔、撕裂，也会严重影响这种阻隔作用。云母粉晶片越薄，单位填料量形成的阻隔面积越大，粒度适中，效果就越好 （2）改善漆膜的物理机械性能 使用湿法云母粉可以改善漆膜的一系列物理机械性能。其中的关键是填料的形态学特征，即片状填料的径厚比和纤维状填料的长径比，颗粒装填料如同混凝土中的沙石，起到钢筋的增强作用。 （3）提高漆膜的抗磨性能 树脂本身的硬度都有限，而不少填料的强度也不高。相反，云母是花岗岩的成分之一，其硬度和机械强度很大。所以，涂料中加入云母粉作填料，其抗磨性能可明显提高。车用涂料、路面涂料、机械防腐涂料、墙面涂料等偏爱使用云母粉，也是这个道理。     （4）绝缘性能 云母具有极高的电阻，本身就是良好的绝缘材料。用云母粉来提高漆膜的绝缘性能是广为人知的技术，故不予多说。很令人感兴趣的是，它与有机硅树脂或有机硅硼树脂的复配物，遇到高温时转化为机械强度和绝缘性能良好的陶瓷性物质，因此用这类绝缘材料制成的电线、电缆，即使在火灾中烧毁之后，仍然保持原有的绝缘状态。这对于矿井、隧道、特殊建筑物、特殊设施等，是非常重要的。 （5）阻燃 云母粉是很有价值的阻燃填料，如果配合有机卤阻燃剂，可制得阻燃性和防火性涂料。 （6）抗紫外、红外线性能 云母具有优异的屏蔽紫外线和红外线等的性能。所以在户外用涂料中添加湿法云母粉，就可以大幅度提高漆膜的抗紫外线性能，延缓漆膜的老化。它的屏蔽红外线的性能被用于配制保温、隔热材料。 （7）减少沉降 湿法云母粉的悬浮性能非常优异，极薄的微小晶片能长久地悬浮于介质中而不会沉降分层。所以，用云母粉代替容易沉降的填料时，涂料的储存稳定性明显上升。     （8）热辐射和高温涂料 云母有良好的红外辐射能力，如与氧化铁等配合，可以造成优异的热辐射效果。最典型的例子就是在航天器涂料中的应用。许多加热原件的涂装，以及高温设施的涂装，都需要用含有云母粉的特种涂料。这类涂料可以在极高温度下工作，如1000℃左右，此时钢材已经红热，但是涂料安然无恙。 （9）光泽作用 云母有良好的珠光性光泽，因此，使用大粒径薄片状云母粉产品时，可赋予材料如涂料以光泽、闪光或反光。相反，极细微的云母粉可在材料内造成反复的相互反射的作用，从而产生消光效应，因此使用小粒径云母粉产品时产生消光作用。 （10）隔音减震作用 云母能显著改变材料的一系列物理模量，形成或改变材料的粘弹性。这类材料高效率地吸收振动能量、削弱震动波和声波。另外，震动波和声波在云母晶片之间形成反复反射，也造成削弱其能量的作用。因此湿法云母粉也被用来配制消声、隔音、减振涂料。  

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2023

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07

源磊小知识 | 准球形硅微粉在功能性涂料中的应用（一）

源磊小知识 | 准球形硅微粉在功能性涂料中的应用（一）

在涂料行业，非金属矿粉体主要起增量作用，以降低生产成本。目前，碳酸钙、滑石粉等由于白度高、价格低廉，是涂料行业用量最多的填料，而硅微粉作为功能性涂料填料，虽用量不是很多，却有良好的竞争优势，尤其是准球形硅微粉。 准球形硅微粉是由天然微结晶石英岩经过自然界长期风化，呈细分散状产出的粉石英资源加工而成，其纯度比较高，颗粒很细，具有良好的介电性能与导热率，并具备膨胀系数低、高耐热、高耐湿、高填充量、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数等优点，在功能性涂料中饰演着重要角色。     1、准球形硅微粉在内、外墙涂料中的应用 600～1250目的准球形硅微粉，由于具有良好的分散性和稳定性，并对涂料的耐磨性、抗腐蚀性、绝缘性以及耐候性等方面起着重要的作用。 另外，与传统建筑涂料相比，准球形硅微粉用于复合内墙涂料，可显著改善内墙乳胶漆涂料的耐沾污性、触变性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性和耐老化性等，内墙乳胶漆中使用准球形硅微粉目数为800目、质量分数为3%-4%时，涂料性能的改善最为显著。   2、准球形硅微粉在环氧建筑结构胶中的应用 说具有准球形结构的硅微粉比具有多角形的硅微粉在环氧粘钢胶体系中相容性要好，这对增大环氧建筑结构胶的应用范围与降低生产成本是很有实用意义的。 在建筑结构胶力学性能方面，与用普通角型硅微粉相比，相同加入量时用准球形硅微粉所制胶的剪切强度、拉伸强度都有明显的提高，而压缩强度变化不大。原因是准球形硅微粉比多角形硅微粉更具密实性、内部缺陷更少，以致应力损耗小，粘接强度高。另外，准球形硅微粉使环氧粘钢胶黏度低、浸润性高，也有利于提高黏附力。     3、准球形硅微粉在重防腐型粉末涂料中的应用 防腐型粉末涂料配方是以高分子环氧树脂为基料成膜物加上专用固化剂及颜料、填料、助剂等组成。从防腐蚀作用方面的观点来考虑，阻蚀性颜料和填料用量越多越好，但它会给制造上和成本上带来一些困难，如涂料熔融粘度变大，不利于挤出和流平，同时涂膜日久后会变脆，只有以中性的准球型硅微粉填料混合应用最佳。 准球型硅微粉在防腐粉末涂料中可以充实到涂层的组织结构中，形成质地致密而坚固的涂膜，起到化学钝化和物理封闭作用。 应用耐化学性的酚醛改性环氧加上准球型硅微粉的耐腐蚀性和抗化学性，使重防腐型粉末涂料的各种性能指标完全满足了SY/T0315-2005的标准。

07

2023

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07

源磊小知识 | 带你了解沉淀硫酸钡

源磊小知识 | 带你了解沉淀硫酸钡

沉淀硫酸钡 沉淀硫酸钡是在溶液中由钡离子与硫酸根离子反应生成的白色沉淀，性质稳定，几乎不溶于水、乙醇和酸，但溶于热硫酸中。具有化学惰性强，稳定性好，耐酸、耐碱、硬度适中，比重高，白度好等优点。     01基本信息 沉淀硫酸钡外观是白色无定形粉末， 相对密度为4.50（15 ℃），熔点为1 580 ℃。由于具有较高的折射率（1.63～1.65），表现出颜色较白并有一定的遮盖力。它几乎不溶于水、乙醇和酸，溶于热硫酸中。易与高锰酸钾、碳酸钙或金属硝酸盐制成混晶。可与碳在高温下还原成硫化钡。它是一种重要的基础化工原料，主要用途：用作油漆、涂料、油墨、塑料、橡胶及蓄电池的原料或填充剂；印像纸及铜板纸的表面涂布剂；纺织工业用的上浆剂；玻璃制品中作澄清剂，能起到消泡和增加光泽的作用。也可作为防放射线用的防护壁材，还用于瓷器、搪瓷和染料等产业，也是制造其他钡盐的原料。 02用途 广泛用于各种涂料、塑料、橡胶、油漆、油墨、绝缘带、陶瓷、蓄电池、搪瓷等行业。可用于耐酸橡胶制品和一般制品。还可用作表面涂布剂、上浆剂、加重剂、澄清剂等。是制造其他钡盐的原料料——粉末涂料、油漆、 船用底漆、军械装备漆、汽车漆、乳胶漆、内外墙建筑涂料、能提高产品耐 光、耐候、耐化学及电化学腐蚀性和产品装饰效果，增强涂层的抗冲击强度。无机工业用作制造其他钡盐如氢氧化钡、碳酸钡、氯化钡等的原料。木材工业生产木纹印刷板时用于打底和调制印刷漆料。有机合成中作为绿颜料和色淀生产体质填料。 印 刷：油墨填料，能起到耐老化、耐暴晒，增加附着力、色泽清晰、鲜艳、不褪色的作用。 填 料：轮胎橡胶、绝缘橡胶、胶板、胶带、工程塑料中能增强产品的抗老化性能和 耐候性，产品不易老 化变脆，并能显著改善表面光洁度，降低制作生产成本，作为粉末涂料的主力填料，是调节粉体容重提高上粉率的主要手段。 功能材料：造纸材料（主要用膏状产品）、阻燃材料、防X射线材料、蓄电池阴极材料等。均能表现出 独特的性能，是相关材料不可缺少的重要组成部分。 其他领域：陶瓷、玻璃原料、特种树脂摸具材料、特殊粒径分布的沉淀硫酸钡与钛白粉复配，对钛白粉有增效作用，进而减少钛白粉的用量。     03制备 怎样生产沉淀硫酸钡酸根会和钡离子生成碳酸钡的沉淀，水中存在钡离子与碳酸根的平衡，如果水中还有硫酸钡的沉淀时，还会同时有硫酸根与钡离子的平衡。两个平衡会相互作用，虽然硫酸钡的溶解度比碳酸钡小。 但是由于碳酸根会和钡离子生成碳酸钡的沉淀会使硫酸钡的沉淀溶解平衡移动而使部分硫酸钡重新溶解在水中，这样硫酸根就除不尽了,所以一定要先把硫酸钡过滤掉才可以加碳酸钠，由硫化钡溶液与加入经除去钙、镁后的芒硝溶液混合，于80℃进行反应，生成沉淀，经抽滤、水洗和酸洗后，调节pH值5～6，再过滤，干燥，粉碎制得。亦可用钡黄卤与芒硝溶液反应制得沉淀硫酸钡。

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2023

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源磊小知识 | 超细硫酸钡在涂料中的应用特性

源磊小知识 | 超细硫酸钡在涂料中的应用特性

超细硫酸钡许多性能指标（如比重、白度、吸油量、折射率、粒度等）与钛白接近，并且有较好的分散性和适宜的粒径分布范围。为了使钛白有效地发挥其遮盖性能，在钛白中加入适量超细硫酸钡可控制钛白粒子之间距离，防止发生光学上的絮凝现象，从而达到减少钛白用量而不影响产品遮盖力的目的，且成品的光泽、耐候性、耐酸碱等指标还有所提高。     （1）在底漆中的应用 超细硫酸钡比表面积大，具有较佳的粒径分布范围，应用于底漆中只需较少的粘结料即可使产品有较好的施涂性和流变性。用于汽车底漆，即使添加较多的超细硫酸钡也能获得光滑和稠密的涂层。 （2）在面漆中的应用 超细硫酸钡是一种惰性填充剂，耐候性好，用作面漆的填充剂，即使暴露在被侵害的环境中，也能起到长期保护作用。由于该产品具有光泽好、粒径小等特点，能够提高漆料的流动性、表面光滑性、硬度和色彩的稳定性。 （3）在乳化漆中应用 由于超细硫酸钡所具有的优良特性，可用于高光泽和丝光纹理漆以及“防酸”乳化漆。该漆种即使暴露在工业区大气层中也能起到防腐作用。 （4）在木器、装饰漆中应用 超细硫酸钡具有粒径小和低吸收光特点，特别适用于做木器装饰的表面漆、清漆和天然漆液的体质填充剂。制出的产品用于木器装饰，光泽度好，且有化学防腐性和耐候性。 （5）在粉末涂料中应用 超细硫酸钡具有填充量大、光亮度好、流平性好、保光性强以及与所有的色料有校好兼容性等特点，是粉末涂料最理想的填充剂。

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2023

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源磊小知识 | 重质碳酸钙的用途

源磊小知识 | 重质碳酸钙的用途

重质碳酸钙，简称重钙，为无色、无味的白色粉末，几乎不溶于水，不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热到898℃开始分解为氧化钙和二氧化碳。 重质碳酸钙是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。 重质碳酸钙用作填料，广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、纺织、饲料等日用化工行业；作填充剂起到增加产品的体积，降低生产成本。用于橡胶中，可增加橡胶的体积，改善橡胶的加工性，起半补强或补强作用，并可调节橡胶的硬度。     一、燃煤发电行业用重钙粉 燃煤发电厂在烟气脱硫方面会用到重质碳酸钙粉，烟气脱硫是将重质碳酸钙与燃煤过程中产生的二氧化硫合成亚硫酸钙，再与空气接触氧化成石膏（硫酸钙），能将燃煤电厂产生的二氧化硫的排放有效减小达90％。而生产的脱硫石膏可以做产品直接销售给水泥厂或石膏板厂。碳酸钙脱硫粉的用量与燃煤中含硫有关，通常为30万千瓦的燃煤电厂每年需4万吨脱硫粉。 二、橡胶行业用重钙粉 重质碳酸钙是橡胶工业中使用量最大的填充剂之一。重钙大量填充在橡胶之中，可增加其制品的容积，并节约昂贵的天然橡胶，从而大大降低成本。重钙填入橡胶中，能获得比纯橡胶硫化物更高的撕裂强度和耐磨性。 三、塑料行业用重钙粉 塑料母料、色母粒用重质碳酸钙粉为400目，要求高温加热后白度不变，矿石结构为大结晶方解石，碳酸钙含量：99％，白度：95％。重钙在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，还能提高制品的硬度，并提高制品的表面光泽和表面平整性。 四、油漆行业用重钙粉 乳胶漆所用重质碳酸钙粉为800目或1000目，白度：95％，碳酸钙：96％。重钙在油漆行业中的用量也较大，例如在稠漆中用量为30％以上。 五、水性涂料行业用重钙粉 水性涂料用重质碳酸钙粉为800目或1000目，白度：95％，碳酸钙：96％。重钙在水性涂料行业的作用很大，能使涂料具有不沉降，易分散，光泽好等特性，在水性涂料中用量为20－60％。 六、造纸行业用重钙粉 造纸用重质碳酸钙粉为325目，白度要求：95％，碳酸钙含量：98％，重钙在造纸工业中有着非常重要的作用，能保证纸张的强度和白度，且成本较低。 七、饲料、化肥行业用重钙粉 饲料行业中利用重钙粉作钙元素增加剂，取代原来的贝壳粉，降低成本。化肥行业中利用不同白度的重钙粉，作用在肥料粒度成型及颜色调整。 八、建筑行业（干粉砂浆、混凝土）用重钙粉 干粉砂浆用重质碳酸钙粉为325目，白度要求：95％，碳酸钙含量：98％。重钙在建筑行业中的混凝土中有重要作用，不仅可以降低生产成本，还可以增加产品的韧性和强度。

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