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| 納米碳酸鈣合成工藝及應用研究進展（二） |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2015-08-19 15:17:36 瀏覽次數： |
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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、膜分散微結構反應器法、溶膠-凝膠法、原位沉積法等。微乳液法屬于Ca2+-R-CO32-反應系統，有機介質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。
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品質量的3 %；產品的活化率能達到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。趙睿應用反相微乳液法制備了多種形態納米碳酸鈣顆粒，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，有很好的應用前景。
但對于微乳液的形成機理、微結構控制、體系組分對顆粒形成動力學、尺寸、形態及性質的影響，有待深入研究。該技術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，這也是該技術無法大規模商業化生產的一個重要原因。有報道，湖南大學利用納米技術和材料，掌握了采用微乳液法生產納米碳酸鈣新工藝，填補國際技術空白。目前此種方法正處在研究之中，還需進一步研究微乳液性質，尋求高效率、低成本、易回收的表面活性劑，建立適合工業化的生產體系。
1.7 膜分散微結構反應器制備納米碳酸鈣技術
微混合技術具有很強的傳熱、傳質能力，代表了新的化學加工途徑，國內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。清華大學化學工程聯合國家重點實驗室在微結構設備液-液兩相流動與混合、反應及傳質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構反應器碳化制備了納米碳酸鈣，該設備以微孔過濾膜為相分散介質，可有效克服傳遞對反應和分離過程的影響，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，實驗結果表明，微孔過濾膜強化了相間 傳質和微觀混合過程，通過控制連續相、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基礎，清華大學與山東盛大科技股份有限公司聯合，研制出了制備納米碳酸鈣的膜分散微結構反應器。用孔徑為幾微米或幾十微米的膜材料作為分散介質，通過強化微觀混合促進傳質和反應的快速進行，使得制備的碳酸鈣顆粒粒徑小且分布均勻。通過調控反應物濃度、兩相的流量、壓力等參數可較好地控制產品粒徑和晶型。
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等成功將該方法應用到納米碳酸鈣的制備，實驗以2-乙基己酸鈣為前驅物，甲烷-氧混合氣為燃料制得了多種表面形態及結晶度的納米碳酸鈣粒子，粒徑為20～50 nm。該法可應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用。此外，還有利用磁場從根本上加強固-液界面的熱力學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裝置制備納米碳酸鈣新方法，在優化條件下產品平均粒徑為40～50 nm。
我國科技工作者對納米碳酸鈣的制備技術進行了很多的研究工作，取得了顯著的成就。相信隨著科技進步和產業的發展，我國納米碳酸鈣制備技術將不斷得到完善和提高，制備出多品種、高質量的產品滿足市場需求，在激烈的國際競爭中處于優勢地位，帶來巨大的社會效益和經濟效益。
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