Карбонат кальция является основным неметаллическим минеральным сырьем. Люди используют материалы на основе карбоната кальция в различных производствах. Он важен как для национальной экономики, так и для повседневной жизни. Карбонат кальция находит широкое применение в пластмассах, архитектурных покрытиях, красках, производстве бумаги, резине, чернилах, пигментах, клеях, герметиках, средствах личной гигиены, зубной пасте, продуктах питания, фармацевтике и многих других областях.
Благодаря своей обильной доступности, низкой стоимости, широкому спектру применения, простой обработке и адаптируемым технологиям карбонат кальция привлек значительное внимание промышленности. Он играет решающую роль в качестве основополагающего материала для развивающихся отраслей и высокотехнологичных приложений.
1. Применение в Композиты на основе полимеров
Существует множество традиционных способов приготовления и использования карбоната кальция. Однако нитевидные кристаллы карбоната кальция с их стержневидными волокнистыми структурами могут улучшать механические свойства полимерных материалов, включая прочность на растяжение, прочность на изгиб и ударопрочность, и поэтому привлекли исследовательский интерес.
Исследования показывают, что добавление всего лишь 0,1% по массе карбоната кальция может увеличить динамический модуль PHBV на 76% и модуль потерь на 175%. Улучшенная кристалличность композита и повышенная извилистость газовых путей значительно снижают проницаемость кислорода и водяного пара.
2. Применение в огнестойких материалах
В огнестойкости, в полимерных композитах и модификации древесины карбонат кальция также очень полезен. В полимерных/натуральных волокнистых композитах он особенно важен. Кристаллический карбонат кальция может служить как армирующим агентом, так и антипиреном.
При нагревании карбонат кальция разлагается и выделяет CO₂, который снижает температуру поверхности горящих материалов, разбавляет горючие газы и действует как барьер для диффузии кислорода, обеспечивая огнезащитный эффект.
3. Применение в гидрогелях
В кислых условиях карбонат кальция способствует регенерации тканей и может биоразлагаться в организме. Слабокислая среда регулирует высвобождение ионов кальция, которые образуют ионные связи внутри гидрогелей, улучшая их механическую прочность.
Для дальнейшего повышения биоэффективности исследователи часто объединяют карбонат кальция с другими неорганическими материалами в гидрогелевых составах.
4. Применение в фотокаталитических материалах
Исследования показали, что сочетание дефектов цианогруппы с карбонатом кальция значительно повышает эффективность удаления NOₓ графитовым нитридом углерода (g-C₃N₄), увеличивая ее с 34,05% (немодифицированный) до 51,18%.
Это объясняется основными свойствами карбоната кальция и его ролью в нейтрализации кислотных оксидов азота. В сочетании с g-C₃N₄ карбонат кальция не только способствует адсорбции NOₓ посредством кислотно-щелочных взаимодействий, но и действует как центр переноса для фотогенерированных носителей заряда, способствуя эффективному фотокаталитическому разложению газов NOₓ.
5. Применение в новых энергетических материалах
Цинк-воздушные батареи, как водные аккумуляторные батареи, имеют такие преимущества, как безопасность, низкая стоимость и экологичность, что делает их перспективной технологией хранения зеленой энергии. Однако они часто страдают от быстрого снижения емкости и плохой стабильности циклирования.
Исследователи обнаружили, что покрытие цинкового анода нанокарбонатом кальция повышает долговечность аккумулятора, направляя равномерное и упорядоченное осаждение и высвобождение ионов цинка во время циклов заряда и разряда.
6. Применение в радиационном охлаждении материалов
Инфракрасные излучательные свойства неорганических материалов в основном обусловлены их анионными группами. Карбонат кальция демонстрирует превосходную инфракрасную излучательную способность в атмосферном окне (8–13 мкм).
Как широко доступный материал, получаемый из природных источников, таких как ракушки и яичная скорлупа, карбонат кальция позволяет перерабатывать отходы биомассы в материалы для радиационного охлаждения. Это не только снижает стоимость, но и поддерживает устойчивое развитие.
В настоящее время карбонат кальция часто комбинируется с полимерами и функциональными добавками для производства композитных покрытий. Во многих случаях радиационное охлаждение интегрируется с другими функциями для повышения производительности посредством пассивной терморегуляции.
7. Применение в хранении тепловой энергии
Карбонат кальция обладает превосходной теплопроводностью, механическими свойствами, герметизирующей способностью и химической стабильностью. Его можно использовать для инкапсуляции материалов с фазовым переходом в микрокапсулы. Образованная оболочка микрокапсул обладает хорошими защитными свойствами и более длительным сроком службы. Кроме того, карбонат кальция является экологически чистым, а микрокапсулы, изготовленные с его использованием, являются устойчивыми материалами. Инкапсулированные материалы с фазовым переходом в основном включают н-октадекановые или композитные парафиновые системы.
8. Применение при лечении рака
Карбонат кальция, благодаря своей низкой стоимости, хорошей биоабсорбции и биосовместимости, может использоваться в системах доставки лекарств для лечения рака. Однако типичный микронный карбонат кальция из-за своей высокой кристалличности снижает скорость его распада в биологических системах, что серьезно влияет на эффективность высвобождения лекарств. Ученые использовали аморфные наночастицы карбоната кальция в качестве систем доставки лекарств. По сравнению с кристаллическим карбонатом кальция, аморфный карбонат кальция легче гидролизуется во внутриклеточной среде, что более благоприятно для высвобождения лекарств.
9. Применение в новой области производства бумаги
Исследователи подготовили гибкий, деформируемый карбонат кальция с высоким отношением длины к диаметру, используя наноцеллюлозу в качестве шаблона. Сначала наноцеллюлоза диспергируется в воде, а после тщательного перемешивания вводится углекислый газ, в результате чего оксид кальция образует карбонат кальция вокруг наноцеллюлозы in situ. Полученный карбонат кальция имеет ширину 10–30 мкм и длину 30–200 мкм, адсорбируется на поверхности наноцеллюлозы и нелегко разрушается. Этот гибкий, деформируемый карбонат кальция добавляется в целлюлозу и превращается в бумагу методом мокрого прессования. Целлюлоза в бумаге с высоким содержанием кальция обладает сильными связующими силами и превосходной прочностью на разрыв. Деформируемость карбоната кальция придает бумаге более гладкую поверхность. Этот метод может перевести производство бумаги с древесной на карбонат кальция, сокращая использование древесины и способствуя устойчивому развитию бумажной промышленности.
10. Применение в строительных материалах
Усы карбоната кальция совместимы с добавками к цементу и обычно используются для улучшения цемента. Обычный бетон склонен к растрескиванию под воздействием удара, но усы карбоната кальция могут контролировать развитие трещин. В последние годы использование усов карбоната кальция, волокон нержавеющей стали, базальтовых волокон и других многомасштабных гибридных волокон для армирования бетона стало растущей тенденцией.
11. Применение в очистке воды
Карбонат кальция обладает превосходной буферной емкостью, нейтрализующей способностью и адсорбционными свойствами, что делает его пригодным для очистки воды и сточных вод. При очистке воды карбонат кальция может регулировать pH, удалять ионы загрязняющих веществ и регулировать жесткость воды. Он играет важную роль в уменьшении образования накипи, предотвращении засоров труб и повышении эффективности использования водных ресурсов. При очистке сточных вод карбонат кальция может адсорбировать органические загрязняющие вещества и ионы тяжелых металлов. Это может снизить концентрацию вредных веществ в сточных водах, тем самым очищая водные ресурсы.
12. Применение при рекультивации почв
При рекультивации загрязненных почв карбонат кальция может осаждать различные ионы тяжелых металлов и регулировать pH почвы. Это делает его важным агентом рекультивации почв. В практических применениях карбонат кальция часто используется в сочетании с другими глинами для лучших результатов рекультивации. Поскольку производство карбоната кальция требует высокого потребления энергии и значительных выбросов углерода, последние достижения в технологии осаждения карбоната кальция микробными методами (MICP). Он имеет низкое потребление энергии и низкие выбросы углерода, что открывает большие перспективы для рекультивации почв. MICP отлично зарекомендовал себя как при очистке сточных вод, так и при рекультивации загрязнений почв.
Эпический порошок
Эпическая Порошковая Машина является ведущим производителем передового оборудования для обработки порошков, специализирующимся на системах сверхтонкого измельчения, классификации и модификации. Благодаря многолетнему опыту и основным европейским технологиям мы предлагаем индивидуальные решения для карбоната кальция и других неметаллических минералов, поддерживая инновации в таких отраслях, как новые материалы, хранение энергии, покрытия и защита окружающей среды. Связаться с нами чтобы узнать больше о наших эффективных и надежных системах обработки порошков.