Calciumcarbonaat is een fundamentele niet-metalen minerale grondstof. Mensen gebruiken materialen op basis van calciumcarbonaat in diverse productieprocessen. Het is belangrijk voor zowel de nationale economie als het dagelijks leven. Calciumcarbonaat vindt brede toepassingen in kunststoffen, architecturale coatings, verf, papierproductie, rubber, inkt, pigmenten, lijmen, kitten, persoonlijke verzorgingsproducten, tandpasta, voedingsmiddelen, farmaceutica en vele andere sectoren.
Door de ruime beschikbaarheid, lage kosten, brede toepassingsmogelijkheden, eenvoudige verwerking en aanpasbare technologieën heeft calciumcarbonaat veel aandacht getrokken van de industrie. Het speelt een cruciale rol als basismateriaal voor opkomende industrieën en hightechtoepassingen.
1. Toepassing in Op polymeer gebaseerde composieten
Er zijn veel traditionele bereidingswijzen en toepassingen van calciumcarbonaat. Calciumcarbonaatwhiskers – met hun staafvormige vezelstructuren – kunnen echter de mechanische eigenschappen van polymeermaterialen verbeteren, waaronder treksterkte, buigsterkte en slagvastheid, en hebben daarom de interesse van onderzoekers gewekt.
Studies tonen aan dat het toevoegen van slechts 0,11 TP3T (massa) calciumcarbonaat de dynamische modulus van PHBV met 761 TP3T en de verliesmodulus met 1751 TP3T kan verhogen. Verbeterde kristalliniteit van het composiet en verhoogde kronkeligheid van de gaspaden verminderen de permeabiliteit van zuurstof en waterdamp aanzienlijk.
2. Toepassing in vlamvertragende materialen
Calciumcarbonaat is ook zeer nuttig voor vlamvertraging, polymeercomposieten en houtmodificatie. Vooral in polymeer/natuurlijke vezelcomposieten is het cruciaal. Kristallijn calciumcarbonaat kan zowel als versterkingsmiddel als vlamvertrager dienen.
Bij verhitting ontleedt calciumcarbonaat en komt er CO₂ vrij. Dit verlaagt de oppervlaktetemperatuur van brandende materialen, verdunt ontvlambare gassen en fungeert als een barrière voor zuurstofdiffusie, waardoor een brandvertragend effect ontstaat.
3. Toepassing in hydrogels
Onder zure omstandigheden bevordert calciumcarbonaat de weefselregeneratie en kan het biologisch worden afgebroken in het lichaam. Een licht zure omgeving reguleert de afgifte van calciumionen, die ionische bindingen vormen in hydrogels om hun mechanische sterkte te verbeteren.
Om de bioprestaties verder te verbeteren, combineren onderzoekers calciumcarbonaat vaak met andere anorganische materialen in hydrogelformuleringen.
4. Toepassing in fotokatalytische materialen
Uit onderzoek is gebleken dat de combinatie van cyanogroepdefecten met calciumcarbonaat de NOₓ-verwijderingsefficiëntie van grafietkoolstof nitride (g-C₃N₄) aanzienlijk verbetert. De coëfficiënt gaat van 34,05% (ongemodificeerd) naar 51,18%.
Dit wordt toegeschreven aan de basische eigenschappen van calciumcarbonaat en zijn rol bij het neutraliseren van zure stikstofoxiden. In combinatie met g-C₃N₄ ondersteunt calciumcarbonaat niet alleen de adsorptie van NOₓ via zuur-base-interacties, maar fungeert het ook als een overdrachtscentrum voor fotogegenereerde ladingsdragers, wat een effectieve fotokatalytische afbraak van NOₓ-gassen mogelijk maakt.
5. Toepassing in nieuwe energiematerialen
Zink-luchtbatterijen hebben als watergedragen oplaadbare batterijen voordelen zoals veiligheid, lage kosten en milieuvriendelijkheid, wat ze een veelbelovende groene energieopslagtechnologie maakt. Ze hebben echter vaak last van een snelle capaciteitsafname en een slechte cyclusstabiliteit.
Onderzoekers hebben ontdekt dat het coaten van de zinkanode met nano-calciumcarbonaat de duurzaamheid van de batterij verbetert door de uniforme en ordelijke afzetting en afgifte van zinkionen tijdens laad- en ontlaadcycli te begeleiden.
6. Toepassing in stralingskoelmaterialen
De infrarood-emissie-eigenschappen van anorganische materialen komen voornamelijk voort uit hun anionische groepen. Calciumcarbonaat vertoont een uitstekende infrarood-emissiviteit in het atmosferische venster (8–13 μm).
Als breed beschikbaar materiaal – afkomstig uit natuurlijke bronnen zoals schelpen en eierschalen – maakt calciumcarbonaat de recycling van biomassa-afval tot stralingskoelmaterialen mogelijk. Dit verlaagt niet alleen de kosten, maar ondersteunt ook duurzame ontwikkeling.
Tegenwoordig wordt calciumcarbonaat vaak gecombineerd met polymeren en functionele additieven om composietcoatings te produceren. In veel gevallen wordt stralingskoeling geïntegreerd met andere functionaliteiten om de prestaties te verbeteren via passieve thermische regulering.
7. Toepassing in thermische energieopslag
Calciumcarbonaat bezit uitstekende thermische geleidbaarheid, mechanische eigenschappen, afdichtingsvermogen en chemische stabiliteit. Het kan worden gebruikt om faseovergangsmaterialen in microcapsules te encapsuleren. Het gevormde microcapsuleomhulsel heeft goede beschermende eigenschappen en een langere levensduur. Bovendien is calciumcarbonaat milieuvriendelijk en zijn de microcapsules die ermee worden gemaakt duurzame materialen. De ingekapselde faseovergangsmaterialen bestaan voornamelijk uit n-octadecaan of samengestelde paraffinesystemen.
8. Toepassing bij kankerbehandeling
Calciumcarbonaat kan, vanwege de lage kosten, goede bioabsorptie en biocompatibiliteit, worden gebruikt in medicijnafgiftesystemen voor kankerbehandeling. Typisch micron-formaat calciumcarbonaat vermindert echter, vanwege de hoge kristalliniteit, de afbraaksnelheid in biologische systemen, wat de efficiëntie van medicijnafgifte ernstig beïnvloedt. Wetenschappers hebben amorfe calciumcarbonaatnanodeeltjes gebruikt als medicijnafgiftesystemen. Vergeleken met kristallijn calciumcarbonaat hydrolyseert amorf calciumcarbonaat gemakkelijker in de intracellulaire omgeving, wat gunstiger is voor medicijnafgifte.
9. Toepassing in het nieuwe papierproductieveld
Onderzoekers hebben flexibel, vervormbaar calciumcarbonaat met een hoge lengte-diameterverhouding geproduceerd door nanocellulose als mal te gebruiken. Eerst wordt nanocellulose in water gedispergeerd en na grondig roeren wordt koolstofdioxide toegevoegd, waardoor calciumoxide calciumcarbonaat vormt rond de nanocellulose ter plaatse. Het resulterende calciumcarbonaat is 10-30 μm breed en 30-200 μm lang, adsorbeert aan het oppervlak van de nanocellulose en zakt niet gemakkelijk in. Dit flexibele, vervormbare calciumcarbonaat wordt aan de pulp toegevoegd en door middel van een natte persmethode tot papier verwerkt. De cellulose in calciumrijk papier heeft sterke bindingskrachten en een uitstekende treksterkte. De vervormbaarheid van calciumcarbonaat geeft het papier een gladder oppervlak. Deze methode kan de papierproductie van hout naar calciumcarbonaat omvormen, waardoor het houtgebruik wordt verminderd en wordt bijgedragen aan de duurzame ontwikkeling van de papierindustrie.
10. Toepassing in bouwmaterialen
Calciumcarbonaatwhiskers zijn compatibel met cementadditieven en worden vaak gebruikt om cement te versterken. Gewoon beton is gevoelig voor scheurvorming bij impact, maar calciumcarbonaatwhiskers kunnen de scheurvorming beperken. De laatste jaren is het gebruik van calciumcarbonaatwhiskers, roestvrijstalen vezels, basaltvezels en andere multischaal hybride vezels om beton te versterken een groeiende trend geworden.
11. Toepassing in waterbehandeling
Calciumcarbonaat heeft een uitstekende buffercapaciteit, neutraliserend vermogen en adsorptie-eigenschappen, waardoor het geschikt is voor water- en afvalwaterzuivering. Bij waterzuivering kan calciumcarbonaat de pH-waarde reguleren, verontreinigende ionen verwijderen en de waterhardheid aanpassen. Het speelt een belangrijke rol bij het verminderen van kalkaanslag, het voorkomen van verstoppingen in leidingen en het verbeteren van de efficiëntie van het watergebruik. Bij afvalwaterzuivering kan calciumcarbonaat organische verontreinigende stoffen en zware metaalionen adsorberen. Dit kan de concentratie schadelijke stoffen in afvalwater verminderen en zo het water zuiveren.
12. Toepassing bij bodemsanering
Bij de sanering van verontreinigde bodems kan calciumcarbonaat diverse zware metaalionen neerslaan en de pH van de bodem reguleren. Dit maakt het een belangrijk bodemsaneringsmiddel. In praktische toepassingen wordt calciumcarbonaat vaak gebruikt in combinatie met andere kleisoorten voor betere saneringsresultaten. Omdat de productie van calciumcarbonaat een hoog energieverbruik en een aanzienlijke koolstofuitstoot vereist, zijn recente ontwikkelingen in de microbieel geïnduceerde calciumcarbonaatprecipitatie (MICP)-technologie (Microbieel Geïnduceerde Calciumcarbonaat Precipitatie) veelbelovend voor bodemsanering. MICP heeft uitstekende resultaten geboekt bij zowel afvalwaterzuivering als bodemverontreinigingssanering.
Episch poeder
Epische poedermachines is een toonaangevende fabrikant van geavanceerde poederverwerkingsapparatuur, gespecialiseerd in ultrafijne maal-, classificatie- en modificatiesystemen. Met tientallen jaren ervaring en Europese kerntechnologie bieden we oplossingen op maat voor calciumcarbonaat en andere niet-metalen mineralen en ondersteunen we innovatie in sectoren zoals nieuwe materialen, energieopslag, coatings en milieubescherming. Neem contact met ons op om meer te weten te komen over onze efficiënte en betrouwbare poederverwerkingssystemen.