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纳米碳酸钙的小尺寸效应在应用过程中的主要表现有哪些?

随着颗粒尺寸的量变,在一定条件下会一起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化成为小尺寸效应。

(1)特殊的光学性质纳米碳酸钙作为一种纳米无机盐粉体料,其粒径仅约为可见光波长(400~760nm)的十分之一,其折射率与橡胶、塑料等高聚物的折射率十分接近,因此,纳米碳酸钙在生产和应用过程中还表现出特殊的光学性能,对光较强的吸性、较弱的遮盖性和散射性,以及较弱的反射性。

①填充在橡胶制品中,表现出良好光泽或透明性能,可以得透明或半透明橡胶制品。

②在涂料工业中,添加纳米碳酸钙的涂料可以抵抗蒙外线,提高涂料油漆的光泽度,作为颜料填充剂,具有细腻、白度高、光学性能好等优点。

③在望料制品中,提高塑料薄膜的透明度、光泽度,赋予其细膩光滑的手感,还可改进其散光性。

④在油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力。

(2)特殊的热学性质:

①分解温度降低。普通碳酸钙分解活化能的测得值为200kmol左右,分解温度为898℃;纳米碳酸钙表观分解活化能只有(120~130)k/mol,分解温度只有528℃,降低了297℃,这归结于纳米碳酸钙微晶具有较大的表面自由能、明显的畸变和应力;

②提高其塑料制品的耐热性、抗老化性、热变形温度和尺寸稳定性,同时还赋予塑料滞热性,使纳米塑料具有良好的热稳定性、高阻隔性、高阻燃窒息性、高强度等物理力学性能,成为复合材料发展的最尖端产品之

③纳米碳酸钙应用于胶貓剂中可以增加其热导率,提高其耐热性能;

④针状纳米碳酸钙用于热感应纸,具有噪音小,无需油墨显像液,可提高纸张白度、不透明性和平滑性。

(3)特殊的力学性质纳米碳酸钙特殊的力学性质主要表现在其填充在橡胶、塑料、涂料、黏合剂中的增韧、补强和半补强作用。

①纳米碳酸钙用作塑料填料时,具有增韧增强的作用,提在塑料的弯曲强度、弯曲弹性模量、稳定性、硬度和刚度,改进塑料的加工性能、致密性、抗擦伤性、塑料薄膜的韧性、防水性等能,对提高缺口抗冲击强度和无缺口冲击强度的增韧效果及混炼过程中的黏流性等方面都具有明显的效果。

②纳米碳酸钙应用于汽车底盘PVC抗石击涂料及面漆、车用密封胶等;纳米碳酸钙还具有提高涂料油漆的遮盖力,及赋予涂料透明、稳定、快干等特性,还有明显的补强作用。

③添加纳米碳酸钙的橡胶,其硫化胶伸长率、撕裂性能、压缩、变形和耐挠曲性能都比添加普通碳酸钙的好。纳米碳酸钙属于與型的无机粒子,其填充在橡胶、塑料、涂料等所表现出的补强性能和增韧效果都是纳米碳酸钙粒子所具备的特殊力学性能。

④纳米碳酸钙应用于胶黏剂中,属于结构和增强型填充剂,极大地提高了胶的黏合性、拉伸强度、模量、硬度,降低其固化时的收缩率、热膨胀系数和黏着力,提高其机械强度(硬度和压缩强度)以及耐腐蚀性能;还可以对胶黏剂起到润滑作用,改善操作的工艺条件,使胶黏剂的力学性能得到全面提高。纳米碳酸钙作为硅密封胶的填充剂、增强剂,可以改善制品的加工性能,极大地提高胶的拉伸强度,撕裂强度等力学性能,通过对纳米碳酸钙晶型粒径及表面处理的控制,从而使制品获得优良的触变性能和抗流挂性能。