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Carbonate de calcium sphérique "pas comme une balle", plus agent de contrôle ? Ou attraper du bricolage ?

Carbonate de calcium sphérique "pas comme une balle", plus agent de contrôle ? Ou attraper du bricolage ?

Le carbonate de calcium est une sorte de produit de sel inorganique fonctionnel, qui peut non seulement être utilisé comme charge pour réduire le coût du produit, mais également atteindre l'objectif d'améliorer les performances du produit. Il est largement utilisé dans l'encre, le plastique, la fabrication du papier, le caoutchouc, la médecine, la céramique électronique, les revêtements et d'autres domaines.

Parmi eux, le carbonate de calcium sphérique a une surface spécifique plus élevée, une solubilité et une dispersion plus élevées et une densité plus faible, ce qui est plus propice à l'amélioration des propriétés physiques, du remplissage et de l'impression du produit cible dans l'application, et est également un matériau structurel important dans le corps biologique.

Dans la nature, il existe trois types de structures cristallines de carbonate de calcium : la calcite, l'aragonite et l'aragonite sphéroïdale. Dans la plupart des cas, le carbonate de calcium sphérique est cultivé à partir de sphéraragonite, mais la sphéraragonite appartient au type de cristal le plus instable thermiquement et est facilement convertie en aragonite et en calcite. Par conséquent, le carbonate de calcium sphérique est principalement synthétisé par des moyens artificiels.

À l'heure actuelle, les méthodes de synthèse du carbonate de calcium sphérique comprennent principalement la méthode de carbonisation, la méthode de décomposition multiple, la méthode de synthèse bionique, la méthode de microémulsion, etc. La méthode de carbonisation utilise le gaz CaO et CO2 comme matières premières. Le CaO est d'abord digéré pour produire du Ca(OH)2, puis du CO2 est injecté dans le liquide digestif. Ca(OH)2 réagit avec le CO2 pour produire du carbonate de calcium. La méthode de double décomposition consiste à dissoudre le sel de calcium soluble et le carbonate dans le solvant, laisser les deux réagir sous l'action d'un agent de contrôle des cristaux spécifique, de manière à obtenir la méthode du carbonate de calcium.

1. Carbonisation à haute gravité

En utilisant une concentration élevée d'hydroxyde de calcium comme matière première, de l'éthanol-eau comme solvant et de l'acide L-aspartique comme agent de contrôle des cristaux, du carbonate de calcium sphérique avec une sphéricité élevée, une bonne dispersité et une distribution granulométrique étroite ont été préparés. La suspension de carbonate de calcium est centrifugée pour obtenir le produit et le filtrat, qui sont à nouveau utilisés comme solvant de l'hydroxyde de calcium, afin que le solvant du système puisse être recyclé.

1.1 Etude du mécanisme de pastillage du carbonate de calcium par la méthode de carbonisation en supergravité

Selon la théorie classique, la formation des cristaux est divisée en deux étapes : la nucléation et la croissance. En d'autres termes, des noyaux cristallins se forment dans la solution sursaturée, puis des ions cristallins sont empilés sur les noyaux cristallins selon une certaine structure en réseau, dupliquant constamment les cellules cristallines, et le cristal grandit progressivement.

Dans le processus de cristallisation du carbonate de calcium, les ions Ca2+ et CO32- forment d'abord le carbonate de calcium amorphe ACC, qui est une particule sphérique très instable. En très peu de temps, l'ACC se transforme rapidement en calcite ou en sphéraragonite selon les différents environnements réactionnels. D'une part, la calcite se développe en cubes de carbonate de calcium ; D'autre part, la sphéraragonite se développe en carbonate de calcium sphérique, mais la sphéraragonite appartient au type de cristal métastable, qui subira un processus de dissolubilité-recristallisation supplémentaire et se transformera finalement en carbonate de calcium cubique calcite thermodynamiquement stable.

1.2 Faits saillants de la préparation du carbonate de calcium sphérique par la méthode de carbonisation à haute gravité

Le réacteur à haute gravité a une force centrifuge énorme pour transformer la suspension en film liquide, améliorer le taux de renouvellement de la surface du matériau, renforcer le transfert de masse, empêcher l'hydroxyde de calcium d'être recouvert et fournir un bon environnement pour la croissance du carbonate de calcium sphérique parfait .

2. Synthèse biomimétique d'organismes simulés

Il existe deux principaux composants organiques dans les organismes vivants qui régulent la minéralisation biologique, et ces deux composants organiques sont divisés en :

(1) Les polymères hydrophiles solubles, tels que les protéines, les glycoprotéines et les polysaccharides, qui peuvent induire des changements dans l'état de phase des minéraux biologiques.

(2) Charpentes organiques insolubles qui ont une influence clé sur la nucléation et la morphologie des cristaux, telles que l'osséine dans les os et la chittine dans les coquilles.

Y.tanaka et al. ont étudié que lorsque le polymère polyamide-amine (dendritique) était utilisé comme inducteur, il formait d'abord un complexe avec des ions calcium. Les extrémités oléophiles de ces complexes se sont rassemblées et ont formé de nombreuses minuscules gouttelettes sous l'action de la solution environnante. Après l'ajout de polyamide, les ions calcium et les ions carbonate nucléent, cristallisent et se transforment en carbonate de calcium sphérique en petites gouttelettes. De plus, Zou Kongbiao et al. obtenu du carbonate de calcium sphérique de type sphéraragonite par réaction contrôlée en utilisant l'alcool polyvinylique (PVA) comme matrice organique.

Méthode de décomposition composée

Sous le contrôle de la matrice organique, la poudre de carbonate de calcium a été obtenue en filtrant une solution de sel de calcium mélangée à une solution de carbonate dans certaines conditions. Les sels de calcium couramment utilisés sont le nitrate de calcium, le chlorure de calcium et l'acétate de calcium, et les carbonates couramment utilisés sont le carbonate d'ammonium, le bicarbonate d'ammonium, le bicarbonate de sodium et le bicarbonate de sodium.

Par rapport à la méthode de carbonisation, la méthode de double décomposition est plus complexe et de nombreux facteurs tels que le solvant, l'agent de contrôle de type cristal et les paramètres de processus affecteront la morphologie du carbonate de calcium. Mais d'un autre point de vue, la méthode de décomposition complexe est également très adaptée à la régulation de la morphologie du carbonate de calcium.

4 méthode de synthèse bionique + méthode de décomposition des composés

Ting-ting tan et d'autres seront une méthode de synthèse biomimétique biologique et une méthode de double décomposition, les avantages de l'union organique, tirer les leçons de la modélisation biologique de la synthèse biomimétique du type de cristal et de la fonction de contrôle de la morphologie, en utilisant la méthode d'échange d'ions liquide confirmée par le chlorure de calcium et le sodium carbonate comme matières premières, diverses conditions de processus sur l'influence de la structure cristalline du carbonate de calcium, de la morphologie et de la taille des particules, et la préparation de la préparation de la taille des particules uniforme, carbonate de calcium sphérique de calcite lisse.

4.1 Nitrate de calcium et carbonate de sodium comme matières premières

Le processus technologique de préparation de carbonate de calcium sphérique à partir de nitrate de calcium et de carbonate de sodium par la combinaison de la synthèse bionique simulée et de la méthode de double décomposition.

4.2 Chlorure de calcium et carbonate de sodium comme matières premières

Le processus technologique de préparation de carbonate de calcium sphérique à partir de chlorure de calcium et de carbonate de sodium par la combinaison d'une méthode de synthèse bionique simulée et d'une méthode de double décomposition.

4.3 Principales conclusions

En plus du régulateur cristallin affectant directement la morphologie du carbonate de calcium sphérique, la concentration en réactifs, le rapport des réactifs, le temps de réaction et la température de réaction peuvent affecter la forme cristalline, la morphologie et la taille des particules du carbonate de calcium. Le taux de goutte et le temps de vieillissement du carbonate de sodium n'ont aucun effet sur la forme cristalline du carbonate de calcium, mais affectent principalement la taille des particules de carbonate de calcium.

Influence des additifs sur la morphologie cristalline du carbonate de calcium sphérique

L'agent de contrôle des cristaux peut induire ou guider la forme cristalline dans le processus de réaction, modifier les propriétés d'interface et la sursaturation du système, favoriser ou inhiber la vitesse de nucléation et influencer la morphologie et la distribution granulométrique du cristal de carbonate de calcium. Certains contrôleurs cristallins réagissent avec les réactifs pour augmenter la sursaturation des réactifs dans le système et pour augmenter la vitesse de nucléation et de croissance du carbonate de calcium.

Agents de contrôle des cristaux courants : agent de contrôle des cristaux d'acide, agent de contrôle des cristaux de sel inorganique, agent de contrôle des cristaux d'alcool, agent de contrôle des protéines, des acides aminés et des cristaux de polysaccharide.

conclusion

À l'heure actuelle, la production de carbonate de calcium sphérique n'a pas encore formé une échelle et la technologie principale est la méthode de carbonisation, la méthode de double décomposition, la méthode de microémulsion, la synthèse bionique, etc. Parmi eux, la méthode de carbonisation est le principal processus d'application de la production à grande échelle de carbonate de calcium. Comment surmonter les problèmes de faible teneur en carbonate de calcium sphérique, d'agglomération grave et de distribution granulométrique inégale dans le processus de production de la méthode de carbonisation est la clé pour parvenir à une industrialisation rapide du carbonate de calcium sphérique.

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