纳米碳酸钙范文

导语：如何才能写好一篇纳米碳酸钙，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1试验过程

取表面积S为160cm2的样品，按每cm2加1mL食品模拟液，将样品全浸泡于容器内，即浸泡液体积V为160mL。试验分别采用饮用纯净水、4%乙酸液、20%乙醇和正己烷作为模拟液，在20℃，40℃和70℃水浴锅中浸泡，浸泡时间分别为0．5h，1h，2h，4h和6h。后移取50mL浸泡液，蒸干，用1mL硝酸消解残渣，后用饮用纯净水定容至50mL，用火焰原子吸收法测定消解液中钙浓度(C:mg/L)，原子吸收光谱仪工作条件见表1。钙的迁移量W按下式计算。

2试验结果与讨论

2．1纳米碳酸钙分布形态

对纳米碳酸钙保鲜盒进行切割，表面去毛刺，然后利用扫描电镜观察纳米碳酸钙在其中的形态分布，结果发现颗粒常以团聚物形态存在，如图1，产品中纳米颗粒的粒径基本处于10μm级，远远高于纳米碳酸钙原料60nm水平，且极不均匀。分析认为造成颗粒团聚的主要原因是纳米颗粒比表面积大，表面能高，处于能量的不稳定状态，极易通过团聚达到稳定状态，团聚消弱了纳米颗粒填充的增强作用［8］。要得到分散性好、粒径小的填充状态，必须削弱或减小纳米作用能。目前一般采取机械分散法，即通过机械力把颗粒聚团打散，或者通过加入分散剂、干燥处理等方式。另外成分对纳米颗粒的团聚也有一定影响，成分越均匀，纯度越高，团聚的趋势越低。如图2、图3所示，纳米碳酸钙颗粒中镁、铝、硅等杂质，进一步加剧了颗粒团聚趋势。

2．2迁移特性分析

由图4可以看出，在相同温度下，随着浸泡时间延长迁移量有所增加，相同浸泡时间下，浸泡温度升高，迁移量增大。分析认为:纳米碳酸钙填料分散在塑料制品中，两者之间没有紧密的化学结合键，高温、长时间浸泡消弱了两者之间结合力，导致碳酸钙向模拟物迁移趋势增大。图5是纳米碳酸钙在20%乙醇浸泡液中的迁移情况。在相同温度下，随着浸泡时间延长，迁移量缓慢增大，浸泡温度升高，迁移量明显增大。分析认为:温度升高使得乙醇浸泡液浓度升高，乙醇对PP的溶胀作用增强，导致碳酸钙颗粒与塑料之间的结合力减弱，颗粒更易于迁移。纳米碳酸钙在正己烷中的迁移特性与在20%乙醇中类似，如图6所示。浸泡温度偏高时，时间对迁移量的影响较为显著。由图7可见，迁移量随浸泡温度、浸泡时间的增大而增大，但浸泡时间对迁移量的影响较为显著。分析认为:碳酸钙颗粒易溶解于乙酸，属于化学反应，并随着温度升高，时间延长，该溶解反应加剧，表现为迁移量不断增大。由图8可见，在相同温度和时间条件下，4种模拟物中纳米碳酸钙迁移量大小依次为:4%乙酸＞正己烷＞20%乙醇＞水，即酸性食物＞油性食物＞酒类食物＞水性食物。4%乙酸本身对无机填料有溶解作用，且随着温度升高，酸溶反应会更快，所以碳酸钙在酸性模拟物中浓度远远高于其它模拟物;另外根据相似相溶原理，正己烷作为油性模拟物，是有机非极性物质，聚丙烯也为有机非极性材质，两者之间存在溶胀作用，聚丙烯在正己烷溶液中溶胀后，包裹其中的纳米碳酸钙颗粒被释放出来，因此正己烷模拟液中迁移量相对较高。虽然酒精也属于有机物质，但与水一样属于极性物质，碳酸钙溶解能力相对较小。纳米碳酸钙在溶胀或溶解同时，也存在扩散行为，根据扩散的菲克理论，扩散量与温度、时间成正方向关系。

3结束语

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一、发展现状

市石灰石资源用于碳酸钙产业发展始于1993年，之前主要用于水泥制造、修路建房。近年来，该市碳酸钙产业得到了较快发展，已成为市工业的一大支柱和新兴富民产业。到目前为止，全市拥有碳酸钙企业18家、生产线30条，年产碳酸钙50万吨，占全省产量的40%，为全省最大的碳酸钙生产基地。全市拥有自主品牌10多个，其中，“银象”牌产品获中国知名碳酸钙“十佳品牌”，为省著名商标。该市泰华企业跻身于全国碳酸钙行业前10强，排全国第7位，生产的产品白度、纯度居全国同行业前列，享有“中国第一白碳酸钙”的美誉，产品远销上海、江苏、广东、浙江等10多个省市。2007年，该市碳酸钙全行业上缴税收1000多万元，安排农村富余劳动力就业3000多人，带动1万多户家庭发展致富。

在加快发展的同时，该产业也面临不少问题，主要表现在：

一是产业布局分散。与国内其它碳酸钙主产区相比，市碳酸钙产业发展不仅起步较晚，而且布局分散，全市18家碳酸钙企业分散在7个乡镇，既影响土地的综合利用，也不利于环境的综合治理。

二是产品档次较低。企业重技术引进，轻消化吸收，自主创新和产品研发能力不强，低水平重复建设严重，缺乏核心竞争力。除个别企业生产高科技含量、高附加值的纳米碳酸钙外，绝大多数企业主要生产普通轻质碳酸钙，处在价值链的最下游，资源消耗大，产品附加值低，市场竞争力弱。

三是企业规模偏小。大多数企业年产能在3万吨（含3万吨）以下，没有形成规模效应。同时，龙头企业规模相对偏小，无法影响和带动整个产业升级提质，如该市最大的纳米碳酸钙生产企业生产规模仅有5万吨/年，而全球产销最大的纳米碳酸钙企业广东嘉维化工年产碳酸钙33万吨，企业生产规模相差近6倍。

四是配套产业欠缺。碳酸钙用途广泛，市场前景广阔，但该市碳酸钙产业没有向下游延伸发展，以碳酸钙为原辅料的塑料、油漆、橡胶等下游企业还是空白，资源优势没有得到充分转化。

五是环境治理滞后。由于历史原因和环境保护意识的淡薄，该市碳酸钙企业环境污染治理滞后。一方面，矿石开采无序，滥采乱挖，品质较差的矿石遭到遗弃，大量堆放在外，侵蚀了周边林地荒地；另一方面，大部分碳酸钙企业生产污水未经处理就直接排放，对周边水体造成了程度不同的污染。此外，企业生产的废渣、废弃物乱堆乱放，没有得到充分回收和循环利用，既污染环境,又浪费了资源。

二、发展前景及优势

1、从生产产品来看，市场前景广阔。一是应用范围广。碳酸钙根据不同档次、不同用途分为30多个品种，广泛应用于塑料、塑钢、橡胶、电缆、造纸、医药、食品、油漆、化工等10个多个领域。同时，随着绿色环保理念的倡导和纳米技术的不断成熟，碳酸钙产业市场空间必将进一步拓宽。二是用量需求大。据有关资料显示，我国年生产各类碳酸钙1000万吨以上，其中轻钙600万吨，生产量和用量仅次于美国，位居世界第二。近两年来，全国碳酸钙用量以25%的速度递增，高、中档产品供不应求，需要大量进口。三是产品用途多。一方面，添加碳酸钙可改进制品性能。轻质碳酸钙产品能改变制品加工性能和机械性能，增加表面光滑和耐曲挠性；另一方面，增加碳酸钙填充量可大幅降低制品成本。近年来，由于塑料、橡胶制品成本显著上升，提高轻钙的填充量可降低成本，提高效益。

2、从产业发展来看，产业大有可为。发展碳酸钙产业，一是有助于资源转化升值。经过初加工，原材料转化为碳酸钙，产品价值从40元/吨提升到500元/吨，资源优势可迅速转变为经济效益。二是有利于发挥辐射带动作用。市引进开发以碳酸钙为原辅材料的塑料、橡胶油漆等下游产业具有得天独厚的条件，尤其是塑管件、塑钢、鞋底等塑料制品，轻钙添加量达15%以上，可大幅降低生产成本，提高经济效益，对吸引相关配套企业落户具有很强的吸引力。此外，随着轻钙主导产品及其塑料等配套产品快速发展，也可带动采掘、运输、餐饮业的同步发展。

3、从自身来看，发展优势明显。一是资源优势。全市碳酸钙石资源不仅储量大，而且品位高，已探明的储量达6000万立方米，含钙量高达98.6%以上。随着科学技术的发展、设备的更新，普通石灰石通过筛选提炼也可生产高品质碳酸钙。碳酸钙产业持续发展具有充足的原材料保障。二是产业优势。市碳酸钙产业经过10多年的市场摸索，目前已成为该市资源加工业的新兴支柱、全省碳酸钙产业的特色基地、全国碳酸钙产业的后起之秀，具有较好的发展基础。三是区位优势。320国道横贯东西，赣粤、沪瑞高速公路穿境而过，浙江铁路接轨境内，全省最大的货物编组站正在筹划建设，加上市又是全国最大的汽运县市，交通运输十分便利。四是能源优势。煤碳储量丰富，已探明储量10.65亿吨；电力不仅供应充足，而且电价优惠，平均一吨碳酸钙可节约成本13元。

三、加快发展的几点建议

1、以规划为龙头，优化产业布局。加强政府引导，制定科学发展规划，引导企业簇群发展，推动产业链式扩张。一是完善区域规划。以相城为中心，以灰埠、田南、建山为节点，以现有企业为依托，沿黄付公路集中连片开发碳酸钙产业，形成以相城、灰埠、田南为基地，以碳酸钙主导产品为龙头，塑料、橡胶、油漆、化工相关产品配套成龙的产业板块。二是搞好产业规划。立足区位、资源和现有产业基础优势，对主导产业和配套产业进行科学规划，合理布局。相城依托矿产资源以发展普通中、低档轻钙为主，建山依托华明、泰华企业的先进技术和管理以开发高、中档超细钙、纳米钙为主，灰埠、田南承接相城、建山的主导产品以发展塑料、橡胶精细化工等配套产业为主，形成主次分明、相互配套的产业链，为企业发展创造资源、人才、技术共享的良好环境。

2、以技术为支撑,推动产业升级。引导企业加大技术改造力度，推动原材料从初加工向精深加工转变，产品生产从普通轻钙发展到超细钙、纳米钙、功能钙，促进行业生产能力和生产层次质的提升。大力推进产业整合,引进战略投资伙伴，重点引进全国碳酸钙行业前20强企业，通过引大靠强，提高碳酸钙产业的整体实力。着眼做大产业蛋糕，拉长产业链条，依托碳酸钙，吸引塑料、油漆等下游企业落户，加快协作产业发展，形成上下衔接、相互配套、紧密协作、充满活力的碳酸钙产业集群。

3、以资源为保障，促进产业持续发展。一是保护资源，规范开采。整顿矿产资源开采秩序，对资源开采实施统一规划、集中管理、持证开采、有序生产，严厉打击无证开采、乱采滥挖行为。二是节约资源，合理使用。根据行业发展需要，实行定额限量生产，保障产业后期发展；提高资源利用率，做到物当其用、物尽其用，对石灰石资源实行多层优选，分类使用，防止碳酸钙石用作水泥石、铺路石，减少资源浪费。三是勘探资源，增强储备。加大资源勘探力度，组织行业企业开展资源勘探活动，增强后备资源贮备。

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0 前言

聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基（-NCO基）和氨酯基，具有很强的活性和极性，可以用于许多不同材料之间的粘接，适用范围广泛。本文中制备的聚氨酯地板胶，既可以用于层压木地板、镶木地板等木质地板的粘接，对PVC地板和橡胶地板的也具有良好的粘接性能。

同时，聚氨酯大分子链之间或与被粘物之间均能形成氢键，且提高其聚合程度之后，聚氨酯胶粘剂就具有良好的最终粘接强度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和耐久性。此外，由于其不含有机溶剂，固含量为100%，故而其环保性能良好。[1-2]

本研究以聚酯&聚醚多元醇、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯等为主要原材料，在一定工艺条件下制备出刚性聚氨酯地板胶。通过研究R值[R=n（-NCO）/n（-OH）]、填料及各种工艺条件等对胶粘剂性能的影响，从而优选出施工性能和力学性能俱佳的聚氨酯地板胶。

1试验部分

1.1试验原料

聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯（聚合MDI），工业级；聚酯&聚醚多元醇，工业级；蓖麻油，工业级；1500目碳酸钙，工业级；纳米级碳酸钙，工业级；500目碳酸钙；吸水剂，工业级。

1.2试验仪器

FD（E2）型热风循环烘箱，德国宾德环境试验设备有限公司；Visc P1型顶置式电子搅拌器，广州仪科实验室技术有限公司；ND-1型勃氏粘度测试仪，天津市国铭医药设备有限公司；JA21002型电子天平，上海良平仪器仪表有限公司；CMT型电子万能试验机，深圳市新三思材料检测有限公司；SVP8型真空行星搅拌器，德国施耐德电气有限公司。

1.3试验制备

（1）A组分的制备：将一定量的蓖麻油和聚酯&聚醚多元醇加入到行星搅拌器中，高速搅拌使其混合均匀。然后加入一定量的碳酸钙，再加入吸水剂，高速搅拌。混合均匀后，抽真空脱除气泡30min.以上，出料密封保存。

（2）B组分（固化剂）的制备：直接使用聚合MDI作为固化剂。

（3）胶粘剂的配制：使用时将A组分和B组分按照一定比例组分混合均匀即可使用。

1.4测试与表征

（1）粘度：按照GB/T 2794-2013标准，采用旋转粘度计进行测定（6#或7#转子，转速为20r/min.，室温测试）。

（2）粘贴橡胶地板剪切强度：按照EN 1373-2000标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为20mm/min，室温及耐热后测试）。

（3）粘贴橡胶地板剥离强度：按照EN1372-2000标准，采用万能电子试验机进行测试（拉伸速率为100mm/min，室温及耐热后测试）。

（4）橡木与橡木粘贴剪切强度：按照HG/T 4223-2011标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为20mm/min，室温及耐热后测试）。

（5）粘贴橡木块拉拔强度：按照HG/T 4223-2011标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为250N/S，室温及耐热后测试）。

（6）开放时间：按照HG/T 4223-2011标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为20mm/min，室温及耐热后测试）。

（7）可施工时间：胶体配制完成后，每隔一定时间用压舌板轻轻搅动胶体，感觉粘度过高拉丝严重，即为可施工时间结束，记录时间（室温测试）。

2结果与讨论

2.1碳酸钙粒径对胶粘剂粘度的影响

本次试验中，使用的碳酸钙分别为500目、1500目以及纳米级碳酸钙，其平均粒径为30μm， 8μm，0.06～0.09μm。在其他条件不变的前提下（如搅拌时间为3分钟等），不同碳酸钙配比对聚氨酯胶粘剂粘度的影响如表1所示。

由表1可知，当在聚氨酯胶粘剂里面使用纳米级碳酸钙时，其混合后粘度明显偏高，均超过30000 mPa・s，不利于实际应用过程中的施工。使用1500目和500目碳酸钙，则粘度适中。这是由于纳米级碳酸钙的颗粒极其微细，没个颗粒的表面积及其体积的比值非常大从而使纳米粉体的吸油值大大增加，导致体系的粘度明显上涨。[3]

2.2R值[R=n（-NCO）/n（-OH）]对胶粘剂性能的影响

在其他条件不变的前提下，R值改变对胶粘剂粘贴橡胶地板的性能影响如表2所示。由表2可知：本次试验制备的聚氨酯胶粘剂对橡胶地板的粘贴性能较好，即使R值在一定范围内的调整，所制备的胶粘剂内聚强度均高于橡胶地板的破坏上限。

在其他条件不变的前提下，R值比例对胶粘剂粘贴橡木块的性能影响如表3所示。

由表3可知：随着R值的增加，聚氨酯胶粘剂对橡木块的粘贴强度也相应增加。这是因为R只越大，-NCO含量越高，聚氨酯胶粘剂中氨基甲酸酯及脲键数量就越多，分子间力越强，内聚强度越高，故而对橡木块的粘贴强度越高。[4]

在其他条件不变的前提下，R值比例对胶粘剂可施工时间的影响如表4所示。

由表4可知，R值越大，其反应速率相应变慢，可施工时间延长。[5]

3结语

（1）以聚酯&聚醚多元醇、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯等为主要原材料，在一定工艺条件下制备出刚性聚氨酯地板胶。

（2）当胶粘剂中的填料为50% 1500目和50% 500目时，双组份混合后的粘度适中，易于施工。

（3）当R值选择1.52时，相应胶粘剂的综合性能较好。此时，其橡胶地板粘贴强度高，对橡木块的粘贴强度最高，且可施工时间为45分钟。

参考文献

[1] 李和平。胶粘剂生产原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2009：319-320.

[2] 杜郢，龚建贤，高国生.环保型透明双组份改性聚氨酯胶粘剂的研究[J].化工进展，2006，25（4）：436-438.

[3] 杨宗志。粉体粒度对涂料性能的影响[J].涂料配方网，2012.03.16.

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1.高中无机推断题的种类

1.1表格类题型这类题型的题目中会给定物质及物质的特征现象，来确定物质属于哪一个，从而通过表格的方式罗列出来，考题的目的是考察学生对所学内容和基础知识及物质特征现象的掌握程度，解这类题的关键点在于排除化学反应没有此类想象的物质，然后根据所学知识来确定最终的答案。1.2网络类题型在高中化学考试题目中，同学们根据给出的少量的特征信息，根据整体网络中不同位置的物质信息，通过判断，对网络中不同位置的物质进行判断，在通过物质在网络中的互相反应或者现象进行整个网络中未知物质进行判断，从而将整个题目解答完成。

1.3框图类题型这一类题目已知条件信息比较少，所以题目的难度相对以上两种类型的题目较高，对我们高中生的逻辑思维一段能力要求比较高，对同学们知识储备量的要求也很高，所以在做这类题目时，要仔细阅读每一个文字，注意提干的每一个细节，再解题。

2.高中化学无机推断题的特点

2.1起始于课本，升华于课本从每一年的高考题能够看出，考题都是来源于课本，所以我们在进行复习和复习的过程中要通读课本，对课本的每一个知识点都要了解，找到课本中知识点的重点和难点，把高中化学课本知识学好，用好，在考试的时候才能信手拈来，从容不迫。

2.2答案自在题中出题者在命题时，为了考察学生的细心程度，有时候会将重要的信息或者答案隐含在题目中，所以做题时，要反复阅读，瞻前顾后。我们应该做到能够发掘隐含消息，细心认真。在平时的学习中要加强这一方面的训练，但是也不要忘记基础知识是最重要的。

2.3无用条件掺杂，扰乱思维

有的题目，数字繁多，信息量很大，但是其中有用的信息只占了一部分，这样考查了学生的阅读能力和心态，很多学生在阅读问题量大的问题是，题目中的很多迷惑性信息，由于没有耐心，不够仔细，会漏掉某一些可用条件，从而无法顺利的解题。

3.排除法的特点

排除法也被称为淘汰法，是学生在具有一定的基础知识的前提下，利用辩证思维方式，对已知条件的选项进行筛选排除，以反树正，去伪存真的一个推断解题方法。我们在学习无机化学并且做题时，常常会用到排除法，解题的基本方法：从仔细阅读剖析题目已知条件入手，找到能够一个或者多个这个条件的理由就能够证明这个选项或者条件与题目不符合，就可以将其淘汰，对后续解题精简可用条件。

4.排除法的典型例题解析

4.1在10-9-10-7m的单位范围里，纳米超分子技术能够对分子，原子进行操纵，往往会得到意想不到的变化。例如纳米铜颗粒在遇到空气后会剧烈燃烧，甚至是爆炸，以下的说法中正确的是（）A.纳米铜是化合物B.纳米铜颗粒与普通的铜更易于与氧气发生反应C.纳米铜的原子类型与普通铜金属的铜原子不同D.纳米铜可以通风保存题目解析：从题目中可以知道纳米铜是由铜原子构成，属于金属单质，所以就可以将A和C选项排除，题目已知遇到空气极易燃烧，判断必须密封保存，所以排除选项D。最终得到这个题的答案案：B

4.2一包粉末，可能含有碳酸钙、碳酸钠、硫酸钠、硫酸铜和氯化钡中的一种或者几种。为了分析其中成分，某同学做了一下处理：将粉末放入试管中，（1）加水后为白色沉淀和无色溶液的混合物，（2）再加入稀硝酸后，白色沉淀部分溶解，推断粉末的可能成分？解析：由（1）可推断白色沉淀可能是碳酸钙，无色溶液中不可能是硫酸铜，可以将硫酸铜派出，由(2)可知白色沉淀一定有硫酸钡。所以答案是：有三种可能，(1)硫酸钠、氯化钡、碳酸钙；（2）硫酸钠、氯化钡、碳酸钠；（3）硫酸钠、氯化钡、碳酸钙、碳酸钠。

5.结语

综上所述，无机推断题中排除法是确定混合物中组分的一般方法，解题时能够经常用到，对高中化学无机题目的解题提供了便捷快速的方法。

作者:王晨曦 单位:长沙市雅礼中学

参考文献:

[1]张萌萌.我的高中化学实验学习体会[J].中学生数理化(高一版)，2014年05期

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关键词：关键词：干燥；浆叶；干燥机

中图分类号：TQ643文献标识码： A

近年来，在我国政策支持和市场强金需求的推动下，我国纳米碳酸钙的研究和生产有了较大发展。作为一种重要的无机化工产品，纳米碳酸钙在橡胶，塑料，造纸，涂料，油墨等行业有着广泛的应用，是目前用途最广的无机填料之一。在纳米碳酸钙生产过程中，采用较多的是喷雾干燥，带式干燥，闪蒸干燥等。近年来一种新型的干燥方式桨叶-微粉二级组合干燥，先后在蒙西高新材料股份公司、山西芮城华新纳米材料有限公司、安徽巢东纳米材料科技有限公司、山东盛大纳米材料有限公司等纳米碳酸钙生产中得到应用。应用结果表明：采用二级组合干燥法干燥碳酸钙湿料，产品质量稳定可靠，技术经济性优势明显，是一种较为理想的干燥方式。同时，本装置在其他纳米材料如纳米钛白的生产过程中，也取得了良好的效果。

干燥操作的重要意义：干燥通常是指将热量加于湿物料并排除其挥发性湿分（绝大多数湿分为水分），得到符合湿含量要求的固体产品的过程。干燥是一种古老而通用的操作。从农业，食品，化工，陶瓷，医药，矿产加工到造纸制桨，几乎所有的产业都离不开干燥。选择合理的干燥工艺和高效节能的干燥设备对保证产品质量，降低产品能耗，实现环保达标都有着十分重要的意义.

1.干燥机的国内外发展

随着对精密化学品：如涂料、医药品、化妆品、香料。各种添加剂等各领域的研究开发的日益增长，国内各种各样的干燥机也不断的发展更新，如我们熟悉的采用喷浆涂布造粒工艺的喷浆造粒干燥机，广泛应用于磷铵、硝酸磷肥、重过磷酸钙、NPK复合肥等领域的生产。

喷浆造粒干燥机的起源和发展：喷浆造粒干燥机是二十世纪六十年代初期由美国C1I1C/ Girdler 公司研制成功，法国的PEC 公司率先使用喷浆造粒干燥机生产硝酸磷肥。由于喷浆造粒干燥机的造粒工艺具有操作简单可靠、传热效率高、适合大规模工业化生产等特点，因此很快被推广到硝酸磷肥和重过磷酸钙等生产领域。由于该机型简体结构设计全部是外部返，喷浆涂布造粒工艺的返料比一般在3～5 之间，有时甚至高达6～8 ，因此与喷浆造粒干燥机配套设置的斗提机、分机、返料输送机等设备的负荷都很大。喷浆造粒干燥机这种早期机型的设计缺陷造成能耗高、物料机械损失大、粉尘污染严重、操作环境恶劣等多种因素严重制约企业的生产和发展。筒体自身的转动使物料在分级锥处发生偏析含大部分细颗粒的物料进入螺旋返料管被输送到机头形成料幕，重新涂布造粒；其余物料从出料箱卸出，经过筛分系统分级，大颗粒物料破碎后和细颗粒物料一起通过输送设备返回机头重新涂布造粒。因此喷浆造粒干燥机的外部返料比大大降低至1～115 左右，故与喷浆造粒干燥机配套设置的斗提机、筛分机、输送机等设备负荷大大降低，整个造粒系统能耗下降、物料机械损失减小、热能利用率提高。目前该机型的喷浆造粒干燥机已在独联体各国、欧美、日本等国的磷铵、重过磷酸钙、硝酸磷肥、NPK复合肥等生产领域中广泛应用。

国内对喷浆造粒干燥机的创新发展和应用：二十世纪八十年代初期由于农业生产的需要,我国引进国外技术,原化学工业部第七设计院设计出Φ3 ×12m 喷浆造粒干燥机国产化图纸(原化学工业部三门峡化工机械厂生产的Φ3×12m 喷浆造粒干燥机在磷铵、重过磷酸钙等生产领域中广泛应用。由于该机型仍存在外返料系统，因此工艺流程长、能耗大、操作环境恶劣仍然是该设备的设计缺陷。根据国家对引进技术要消化吸收、创新发展的指导精神，化工部组织有关科研单位进行喷浆造粒干燥机内分级、内返料、内破碎技术，成功研制出具有喷浆、造粒、干燥、分级筛分、破碎、返料等功能集为一体的喷浆造粒干燥机。 在我国科技不断创新发展中干燥机将有更广阔的应用空间。

2.桨叶式干燥机概述

在化工生产中有许多原料。半成品或产品是固体物料。其形状有十片状，有的是颗粒状，有的是粉状。这些固体物料在去湿前与湿分（水或其他液体，多为水分）形成悬浮液，糊状体胶状体物。为了使这些物料更进一步的加工，运输，贮藏和使用，往往需要将湿分从物料中除去，这种除去湿分的操作称为去湿。去湿的方法大致可分三类：

（1）机械去湿法；（2）物理去湿法 ；（3）干燥法。

干燥一般借助热能，使物料中的湿分汽化，并将产生的蒸汽加以排除或带离物料的去湿方法，该法在去湿过程中湿分发生相变，耗能大，费用高，但湿分去除较为彻底，可除去物料表面以致内部的湿分。为了节省能耗，一般先机械去湿，然后再进行干燥。干燥法在工业生产中应用极其广泛。

目前，干燥设备向着大型化，系列化，自动化，专业化方向发展。通过改进设备，增加装置以改善设备内部物料的流动状态，强化和改善干燥过程。干燥器的类型很多，其分类方法也有多种。根据操作方法可分为间歇式和连续式两种；根据加热方法，可分为对流、传导、辐射和高频；根据干燥器的结构形式，可分为厢式、隧道式、转筒式、气流式和圆筒式等；根据燥物料的情况，可分为液体及浆体物料、散粒状物料、块状物料、盘片状物料、膏糊状物料和纤维状物料等。各种干燥器具有不同的特点，不同应用范围。近年来随着干燥技术的不断完善和发展，新型干燥设备不断涌现，其中热风式槽型搅拌干燥器是近年来出现的颇受人欢迎的干燥器之一。浆叶式干燥机是东北大学开发的具有八十年代先进水平的风式槽形搅拌干燥器。它可视为搅拌型干燥机和热风输送型干燥机的组合，具有较好的干燥性能，能够干燥一些其他种类干燥机所不能干燥的物料。

3.浆叶式干燥器的结构

浆叶式干燥机结构：1）热风入口；2）物料加入口；3)热气体挡板；4）筒体；5）排气口和干燥品出口；6）轴承；7）支柱；8）回转轴；9）搅拌臂；10）搅拌叶片；11）驱动马达。

浆叶式干燥机的机身是水平安装的筒体，在其里面安装有带许多搅拌叶片的主轴，主轴由筒体两侧的轴承支撑而高速旋转。物料被加入到料灌中，在搅拌叶片的作用下，将其粉碎的同时，又对其施加一个向下的压送力，使物料送入箱底与轴相撞，转轴上均匀分布着旋片，旋片将物料抛起弥散，前移，同时物料被加热，物料中的水分受热后迅速蒸发，汽化，最后使物料达到去水干燥的目的。在出料干燥容器中，尚未达到要求的湿颗粒粘团，在气流夹带向上的同时，受离心力及负压的作用而落在放绞笼的器壁上下滑，有绞笼作用重新加入到干燥容器中进一步粉碎、干燥，直到达到要求的粘度和含湿度。干燥制品同废气一起从筒体末端上部排除。此外，还将干燥机排出的气体的一部分再循环，与热风混合后再次使用。

4.浆叶式干燥机的应用范围

浆叶式干燥机以高速搅拌叶片激烈搅拌潮湿物料，特别适用于干燥粉状物料。它可用于微炭粉，石膏，粘土，谷类，合成树脂末等的干燥。对于不易粘附在搅拌叶片或器壁上的物料，加入时的水分较高，一般物料可达到30%-35%(湿基)，有的甚至到40%，特别是对于装有返料机构的形式来说，即使各种排水淤浆那样的含水量高达85%的物料也可以进行处理。此时，可借助调节搅拌叶片的圆周速度等操作条件来得到直径为2-5毫米的干燥粒状产品。

使用的热风温度为100-180°C ，但因干燥器前半部分的物料水分蒸发较快，气体温度急剧下降，而物料的温度上升不大，因此，也适合于干燥食品或合成树脂粉末等热敏感材料。

5.浆叶式干燥器的特点

由于糟渣类物料含水高，粘度高。所以干燥过程中分散糟渣类物料的状态，致使干燥效果极不理想。浆叶式干燥机设计关键是实现物料完全分散，并且干燥时间可调。以收取良好的干燥效果。目前在国内外干燥设备中居领先地位。

其有以下几个特点[2]：

(1)技术先进,结构新颖；

(2)换热效果好，热效率达70%-80%；

(3)物料干燥效果好，干燥时间可调；

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每天喝两碗骨头汤就能满足补钙需求?

民间流传着“每天喝两碗骨头汤就能补钙”，真的是这样吗?北京市疾病控制中心营养科黄磊副主任医师说，其实这些说法都是没有科学依据的。骨头汤内含有一定量的营养物质，如蛋白质和脂肪等。它作为物美价廉的一般食物，对人体健康是有益的，但单纯靠喝骨头汤则达不到补钙的目的。经检测证明：骨头汤里的钙含量微乎其微，而且必须通过额外补充维生素D才能吸收。

专家提醒：骨头汤补钙每天喝400碗才满足需要。《来源：深圳新闻网》

每天喝250克牛奶就能满足人体对钙的需求?

牛奶以其营养丰富，含钙量高、机体吸收利用率高等优点被公认为重要的食物补钙来源。因此多年来，不少老年人选择多喝牛奶来补充钙质。但他们忽略了一个更重要的问题，那就是吸收!因为，与补钙的来源相比，吸收率对于补钙的人来说，反而是更重要。

专家提醒：如果每人每天喝奶250克，能提供钙300毫克；但人体对牛奶中钙的吸收率只能达到40％左右。也就是说每天只能补充120毫克左右的钙。而一个成年人，一天对钙的吸收量在800～1000毫克。《来源：商丘报业网》

所有钙制剂产品都很容易沉淀，对人体有副作用?

有些人其实也会选择一些专门的钙制剂保健产品或者药品。比如碳酸钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙、氨基酸钙等来补充钙质。但是，有人说，钙制剂都很容易在人体沉淀，而且吸收利用率差不说还对人体有副作用。其实，这是很片面的。

比如给尔新纳米氨基酸螯台钙就极易人体吸收，而且3秒钟就能完全溶于水，溶水后水质透明无浑浊感，不会形成沉淀。这是因为，纳米氨基酸螯合钙运用获得国家级火炬项目的纳米对撞机加工后，每个分子都是由4个氨基酸包着一个钙离子。众所周知，人体的骨骼是由氨基酸构成的，因此，纳米氨基酸螯合钙，更能直接，有效地补充钙质；无需维生素D参与即可被吸收利用，吸收率高达90％以上；同时它还特别添加镁、锌，铜、铁、硒、锰等多种微量元素共同制成，其中，镁的螯合不但能促进钙的吸收，还能改善心律不齐、心脏衰竭等问题；而锌、铁等微量元素，不仅适合中老年人服用，更适合青少年及0～3岁儿童。特别是孕妇食用。

关节疼痛，只要补钙就能解决?

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2、可填埋垃圾填埋处理是城市生活垃圾最基本的处理方法。它是将垃圾埋入地下,通过微生物长期的分解作用,使之分解成无害的化合物。现代化大型垃圾卫生填埋场多采用单元填埋法,对填埋的垃圾采用逐层压实和每日覆盖的方法,提高利用效率。3、堆肥 生活垃圾堆肥在我国具有悠久历史，但堆肥处理率并不高，目前全国共有生活垃圾堆肥厂约70多座。在我国常用的生活垃圾堆肥技术大致可分为简易堆肥、好氧堆肥和厌氧堆肥三类。第一，简易堆肥。工程规模较小、机械化程度低、主要采用静态发酵工艺、环保措施不齐全、投资及运行费用均较低。简易高温堆肥技术一般在中小型城市应用较多。第二，好氧堆肥。工程规模相对较大、机械化程度较高、一般采用动态或半动态好氧发酵工艺、有较齐全的环保措施、投资及运行费用均高于简易高温堆肥技术。第三，厌氧堆肥。工程规模普遍较大，机械化程度相当高，一般采用湿式或干式厌氧发酵工艺，发酵周期可缩短至15～20天后，沼气收集后可用于发电等，生活垃圾资源化利用率较高，投资及运行费用高于好氧堆肥，占地面积少于好氧堆肥。厌氧堆肥技术在欧洲有较多的应用实例，国内上海等地则还能够在实施项目。4、热解 热解法就是把有关固体废物(或液体废物)在无氧或少量氧的条件下加热至800~1000℃，获得高温气体的方法，同时还可以获得煤(焦油)再作化工原料，关于分解后剩余的以碳为主的残渣，可以作肥料、填坑物和固体燃料等。热解可在焚烧温度低的条件下，从有机物中直接回收燃料油、气，从资源化的角度论，热解比焚烧有利。 5、分选回收 城市生活垃圾分选回收技术较为可靠，资源化效果较好，分选出的资源化物质可以直接回收利用，该技术是许多发达国家基于分类收集基础上的首选处理技术。该技术选址较为容易，但有一定的噪声、臭气污染。城市生活垃圾分选回收技术环境可能存在分选效率低、经济效益不好的隐患，且分选后有较多残渣。6、综合处理城市生活垃圾综合处理技术是在克服单一处理方法缺点的基础上，采用填埋、堆肥、焚烧、分选回收等两种或多种方法相结合的方式去处理城市生活垃圾，从而避免和降低了因处理不当对环境造成的二次污染和资源的浪费，同时达到资源充分利用和无害化处理城市生活垃圾的目的；此外，该种处理方式能彻底处理城市生活垃圾，基本无二次污染。而资源的回收利用，正符合国家可持续发展的战略。事实上，城市生活垃圾综合处理技术是以社会、经济和环境协调发展为目标，并优化用多种管理、技术手段构筑的城市生活垃圾处理系统工程。综合处理技术内部各类单元处理技术根据应用的先后顺序，主要包括前处理、中间处理、后处理和最终处置等四道工序。事实上，组成这四道工序的主要单元处理技术包括填埋、堆肥处理、焚烧、回收利用四类。

二、垃圾处理存在的问题分析

1、填埋场问题分析大多数填埋场的设计、建设和运营仍存在很多问题，表现在：设计理念比较落后，科技水平低，土地填埋利用率不高，占用了大量土地资源；大部分生活垃圾填埋场缺乏有效的基础和边坡防渗措施；由于生活垃圾中有机物含量和含水率往往高达50~60%，导致渗滤液产量大、浓度高，渗滤液处理达标排放或能够送城市污水处理厂处理后达标排放的填埋场较少，地下水污染地表水的污染事故不断出现；填埋气体处理与利用系统刚刚开始发展，现有填埋场多为敞开式排放或通过竖井排放，简易填埋场的填埋气仍处于无组织排放状态，不仅引起了温室效应，造成安全隐患，而且也是产生恶臭的主要原因；填埋场的封场一般都未进行生态恢复，由于缺乏封场和后续管理标准，缺乏相应的政策和法规，已经终场的生活垃圾堆体不能够合理地安全封场和持续维护。

2焚烧问题分析 对热值低、水分高、成分复杂的生活垃圾适应性不好。引进的炉排炉一般适应处理国外成份相对简单、低位热值高（一般都在1600kcal/kg以上），水分含量低的生活垃圾；工程投资大。据统计，目前国内利用国外先进焚烧技术建造的焚烧厂普遍建设工程投资大，折合吨工程投资约50~75万元，而引进技术，关键设备国内生产的吨工程投资约35~45万元，技术和设备全国产化的吨工程投资只要25~30万元；运行成本高。据统计，我国目前运转基本正常的国外技术建造的焚烧厂的运行费用为180~300元/吨；飞灰没得到安全处置。除个别高水平建设和管理的焚烧厂外，其余焚烧厂飞灰处置没得到足够重视，大多填埋处理或作为建筑材料利用，安全隐患大。

3、堆肥问题分析 阻碍我国生活垃圾堆肥化发展的主要因素不是技术因素，而是非技术的经济因素，这表现在：混合收集的生活垃圾杂质含量高，为保证产品质量而采用复杂的分离过程导致产品成本高，没有政府的补贴，是很难运行下去的；一般堆肥厂的粗堆肥产品只能作为土壤改良剂，其销路取决于堆肥厂所在地区封条件的适宜性，在粘性土壤地区，特别是南方的红黄粘土、砖红粘土、紫色土地区有较好的销路；堆肥厂产品的经济服务半径一般较小。质量较差的粗堆肥产品一般只能就近销售，利用粗堆肥产品制造的复合肥，其销售也面临一般化肥和复合肥的竞争；生活垃圾处理的连续性和堆肥产品销售季节性之间存在的固有盾，也会增加生活垃圾的处理成本和堆肥产品的生产成本。因此，虽然个别大型生活垃圾堆肥处理厂和一些不定期地运行的、简易小型生活垃圾堆肥厂产品有销路，近几年国内建成的大多数堆肥厂，实际上均不能正常运行。

三、对垃圾处理的建议

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大部分高分子材料在空气中都是可燃的，所以存在一定的火灾隐患，尤其是用于人员流量较大的公共场所的高分子材料，一旦发生火灾将会给人们的生命财产安全带来巨大的损失。频频发生的重大火灾事故也督促着我们加快阻燃材料的研究，以在灾难发生时为更多的生命争取时间。

1常见阻燃填料的分类

在高分子材料中添加的起阻燃作用的物质也称为阻燃助剂。任何物质燃烧都需要三个条件，即可燃物、氧气(空气)和点火源(热量)。根据阻燃方式可将阻燃剂分为膨胀型阻燃剂和非膨胀型阻燃剂。膨胀型阻燃助剂不是单纯的一种物质，而是几种不同物质相互匹配，协同作用达到阻燃的效果，包括成炭剂、成炭催化剂和发泡剂。其中发泡剂在材料受热时能分解出不燃性气体(水蒸气、氨气、CO2等)使涂层膨胀发泡，常用的发泡剂有三聚氰胺、氯化联苯、氯化石蜡等。成炭剂是在涂层发泡后，使其形成碳化层的物质，一般是含高碳的有机化合物，如淀粉、改性纤维素、季戊四醇等。成炭催化剂在高温或火焰的作用下分解出酸性物质，促使成炭剂失水碳化。常用的成炭催化剂有聚磷酸铵、硫酸铵、磷酸铵、三聚氰胺、三(二溴丙基)磷酸酯、三氯乙基磷酸酯、磷酸二氢胺、磷酸氢二铵等。3种物质需搭配合理才能取得良好的阻燃效果。实际研究应用中常见的搭配是聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的组合[1-3]。非膨胀型阻燃助剂常用的有含磷和卤素的有机化合物(如氯化石蜡、十溴联苯醚、磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯等)以及三氧化二锑、硼酸纳、氢氧化铝等无机类阻燃剂。在实际应用中某一种阻燃剂可以起到阻燃的效果，但不会太显著，因此一般会选择几种不同的阻燃剂搭配使用，效果会更好。杨保平等[4]以SBR、丙烯酸单体和苯乙烯合成的丙烯酸接枝SBR树脂为成膜物质，以Sb2O3、氯化石蜡、氢氧化铝和硼酸锌作为阻燃剂制备了符合要求的超薄型钢结构防火涂料。蒋浩等[5]以红磷和氢氧化铝为阻燃剂制备了有机硅改性的环氧阻燃涂料，结果表明：有机硅改性环氧阻燃涂料的热稳定性能良好。根据阻燃剂所含元素的不同可以将其分为无机阻燃剂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氯系阻燃剂、氮系阻燃剂和其他阻燃剂。溴系阻燃剂和氯系阻燃剂是卤属阻燃剂，目前应用比较广泛，其生产工艺成熟，性价比较高，同时具有良好的阻燃效果，作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。但由于其在阻燃过程中会释放对环境和人体有害的气体，应用逐渐受到限制[6]。磷系阻燃剂包括无机物红磷[5]、磷酸氢二铵[7]等和有机物磷酸酯、聚磷酸酯等。无机阻燃剂是使用最多的一类阻燃剂，大部分无机阻燃剂具有自身难燃的优势，并且在温度升高时融化吸热。除了上述提到的无机阻燃剂外，还有很多无机物具有优异的阻燃效果，如氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁等[8]无机矿物，蒙脱土、高岭土等陶土[9-11]，以及云母和石墨粉[12]等。

2新型阻燃填料

随着各行各业对高分子材料需求标准的不断提高，对新型高效的阻燃剂的研究也成为了阻燃材料研究的一个重要方面。XinLi等[13]用水热合成法通过异丙醇铝和碳酸氢钠的反应制备了NaAl(OH)2CO3晶须，将其应用到乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物中时，聚合物表现出了优异的阻燃性能。BaoxianDu[14]等做了一系列实验，比较了几种纳米阻燃填料对聚丙烯阻燃性能的影响，包括有机蒙脱土、层状双金属氢氧化物、多面体低聚硅倍半氧烷和碳纳米管。通过TG和锥形量热仪测试，发现不同的纳米填料在阻燃过程中发挥不同的作用，加入有机蒙脱土的聚丙烯的阻燃性能最好。

3阻燃填料的应用

阻燃剂种类和性能的多样性，使得制造各种各样的阻燃高分子材料成为了可能。Siska.Hamdani等[15]制备了3组以钙和铝元素物质为阻燃剂的硅复合电缆材料：非水合填料，如碳酸钙；可释放水的填料，如氢氧化钙、氢氧化铝、勃姆石；羟基官能化的填料，如氧化铝、云母。JohanLindholm等[16]以几组不同的阻燃剂加到聚氨酯中制备了聚氨酯阻燃胶黏剂：五水合偏硅酸钠，碳酸钾和硅胶的混合物，碳酸氢钠，一水合草酸钙，锌、氯化镁、钾、氯化铝和氢氧化镁的混合物，聚磷酸铵，钠和钾的磷酸盐。热重分析结果表明：偏硅酸钠的水合物在样品表面形成了一层硅酸钠的保护层，显著延长了燃烧需要的时间。另外，加入聚磷酸铵的样品具有最低的燃烧热释放速率。SonglinWang等[17]通过共沉淀的方法制备了Mg-Al-CO3LDH，并将它作为阻燃纸张的填料。Mg-Al-CO3LDH的结晶性和粒度以及阻燃纸张的各项性能通过XRD、FT-IR、TEM、TG-DTA、SEM等测试研究获得。测试结果表明：Mg-Al-CO3LDH是具有高正电荷密度的六角层状纳米粒子，具备完美的晶体结构。阻燃纸张的氧指数在填料含量为20%时高于25%。Chuen-ShiiChou等[12]制备了膨胀型阻燃涂料，除加入了传统阻燃涂料所必需的阻燃剂外还添加了季戊四醇作为碳源。实验中分别使用了3种阻燃剂，分别是人工石墨粉、云母和石墨。阻燃测试结果表明：加入碳源的阻燃涂料与传统阻燃涂料相比，阻燃效果明显提高。

保温隔热填料

随着煤、石油和天然气类化石燃料储存量的日渐减少和能源消耗量的日益增加，能源短缺问题成为一个不容忽视、亟待解决的难题。下面主要介绍用于建筑材料保温隔热填料。建筑物在使用期间，采暖、空调、通风、热水供应等方面消耗了大量的能源，这些能源约占人类总能源消耗的30%～40%。我国能源利用率全国平均仅为30%左右，而工业发达国家能源利用率已达70%以上，在热能损失中因保温不良造成的损失占很大比例[18]。为了保持建筑物内部温度、减少空调能源的消耗，响应对建筑节能提出的要求，近年来国内外在保温涂料的保温机理和产品开发方面做了大量的研究工作。外墙保温涂料主要分两大类，一类是厚层外保温系统，利用降低热传递的阻隔原理，例如胶粉聚苯颗粒保温，无机玻化微珠保温等，效果明显；另一类是薄层涂料，利用减少太阳光吸收的原理减少热能的侵入，太阳辐射热易通过向阳面，特别是东、西向窗户和外墙以及屋面进入室内，从而造成室内过热，因此这些部位也是建筑物夏季隔热的关键部位。外墙保温涂料系统由粘结胶浆、保温板、抹面胶浆、玻璃网格布、装饰面层等多种材料组成，能起到良好保温隔热、抗裂耐候、透气节能及装饰作用的新型建筑物外墙外保温装饰系统已成为现今最经济有效的节能解决方案之一。

1常见保温隔热填料的分类

根据保温隔热机理的不同可将建筑用保温隔热填料分为阻隔型、反射型和辐射型3类，其绝热机理不同，应用场合和所得到的效果也不同[19]。目前国内生产和使用最为广泛的保温建筑涂料使用的是阻隔型保温填料，其保温机理是利用导热性能较差的材料添加入涂料中，降低涂料整体的导热性。尤其是复合硅酸盐类保温涂料，是以多种含铝、镁的硅酸盐非金属矿物纤维为原料，掺杂一定数量的辅料和填充剂，并加入化学添加剂制成的，典型产品主要由海泡石、蛀石、珍珠岩粉等无机隔热骨料、无机及有机黏结剂及引气剂等助剂组成[20]。另一类保温隔热填料为反射型填料，由于添加的填料对太阳光有反射作用，由其制成的反射太阳热型绝热涂料能够有效降低炎热地区夏季墙面的温度，其应用已引起众多学者的关注并对其进行研究。空心玻璃微珠是目前反射型保温隔热填料中最主要的功能性填料，它是20世纪60年展起来的一种微粒材料，由钠硼硅酸盐材料经特殊工艺制成薄壁、封闭的微小球体，球体内部包裹一定量的气体，具有低密度、低导热、低吸油率、耐高温、电绝缘强度高、热稳定性好、耐腐蚀、粒径及化学组成可控等优点[21-22]。第3类为辐射型填料，以红外辐射为代表，其隔热原理是通过将吸收到的太阳光能转为热能，再将热能以红外辐射的方式向外扩散。因此，由其制成的涂料具有降温的作用。研究表明多种金属氧化物(如Fe203、MnO2、CO2O3、CuO等)掺杂形成的具有反型尖晶石结构的物质具有热发射率高的特点[23]，因而广泛用作隔热节能涂料的填料。利用多种隔热机理的综合作用制备的复合型保温涂料，可充分发挥各方面的优势，使其具有更好的保温效果。

2新型保温隔热填料

纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，尺寸在1~100nm之间，是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后，显示出许多奇异的特性，包括光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质。有学者研究了一些纳米无机填料，掺杂在成膜物中可制备出透明隔热涂层，用于建筑物窗户玻璃的透光隔热，效果显著。这类纳米无机填料主要是纳米氧化锡锑和纳米氧化铟锡等。对于纳米隔热填料的隔热机理，钟树良等[24]认为，太阳光的入射频率高于涂膜中纳米粒子的振动频率时会引起振动粒子的高反射，从而对红外波段能量起反射阻隔作用。罗为等[25]认为，其隔热性能源于分散在其中的纳米ATO对太阳辐射的吸收，而非反射。

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一、纳米氧化锌的制备

氧化锌的制备方法分为三类：即直接法（亦称美国法）、间接法（亦称法国法）和湿化学法。目前许多市售氧化锌多为直接法或间接法产品，粒度为微米级，比表面积较小，这些性质大大制约了它们的应用领域及其在制品中的性能。我公司采用湿化学法（NPP-法）制备纳米级超细活性氧化锌，可用各种含锌物料为原料，采用酸浸浸出锌，经过多次净化除去原料中的杂质，然后沉淀获得碱式碳酸锌，最后焙解获得纳米氧化锌。与以往的制备纳米级超细氧化锌工艺技术相比，该新工艺具有以下技术方面的创新之处：

1.平衡条件下反应动力学原理与强化的传热技术结合，迅速完成碱式碳酸锌的焙解。

2.通过工艺参数的调整，可以制备不同纯度、粒度及颜色的各种型号的纳米氧化锌产品。

3.本工艺可以利用多种含锌物料为原料，将其转化为高附加值产品。

4.典型绿色化工工艺，属于环境友好过程。

二、纳米氧化锌的性能表征

纳米级氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化锌产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。

清华大学分析测试中心用透射电镜对产品进行了分析，纳米氧化锌粒子为球形，粒径分布均匀，平均粒径20~30纳米，所有粒子的粒径均在50纳米以下。经ST-A表面和孔径测定仪测试，纳米氧化锌粉体的BET比表面积在35m2/g以上。此外，通过调整制备工艺参数，还可以生产出棒状纳米氧化锌。本产品经中国科学院微生物研究所检测鉴定，结果表明，在丰富细菌培养基中，加入0.5%~1%的纳米氧化锌，可有效抑制大肠杆菌的生长，抑菌率达99.9%以上。

三、纳米氧化锌的表面改性

由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米氧化锌表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此对纳米氧化锌粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。

所谓纳米分散是指采用各种原理、方法和手段在特定的液体介质（如水）中，将干燥纳米粒子构成的各种形态的团聚体还原成一次粒子并使其稳定、均匀分布于介质中的技术。纳米粉体的表面改性则是在纳米分散技术基础上的扩展和延伸，即根据应用场合的需要，在已分散的纳米粒子表面包覆一层适当物质的薄膜或使纳米粒子分散在某种可溶性固相载体中。经过表面改性的纳米干粉体，其吸附、润湿、分散等一系列表面性质都会发生变化，一般可以自动或极易分散在特定的介质中，因此使用非常方便。一般来讲，纳米粒子的改性方法有三种：1.在粒子表面均匀包覆一层其他物质的膜，从而使粒子表面性质发生变化；2.利用电荷转移络合体（如硅烷、钛酸酯等偶联剂以及硬脂酸、有机硅等）作表面改性剂对纳米粒子表面进行化学吸附或化学反应；3.利用电晕放电、紫外线、等离子、放射线等高能量手段对纳米粒子表面进行改性。

根据不同应用领域的要求，选择适当的表面改性剂或表面改性工艺，对纳米氧化锌进行表面改性，改善其表面性能，增加纳米颗粒与基体之间的相容性，从而应用于各种领域，提高产品的性能技术指标。

四、纳米氧化锌的应用

本公司从纳米氧化锌的制备伊始，就十分重视其应用技术开发的研究。通过公司内部科研人员的潜心研究，以及与相关科研单位的技术合作，在纳米氧化锌的应用技术方面取得了一系列重要成果。目前产品的主要应用领域有：

1.橡胶轮胎在橡胶行业中，特别是透明橡胶制品生产中，纳米氧化锌是极好的硫化活性剂。由于纳米氧化锌可与橡胶分子实现分子水平上的结合，因而能提高胶料性能，改善成品特性。以子午线轮胎和其他橡胶制品为例，使用纳米氧化锌可显著提高产品的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能、拉伸强度等项指标，并且其用量可节省35-50%，大大降低了产品成本；在加工工艺上，能延长胶料焦烧时间，对加工工艺极为有利。纳米氧化锌用于橡胶鞋、雨靴、橡胶手套等劳保制品中，可以大大延长制品的使用寿命，并可改善它们的外观及色泽，其用于透明或有色橡胶制品中，有着碳黑等传统活性剂不可替代的作用。纳米氧化锌用于气密封胶、密封垫等制品中，对于改善产品的耐磨性和密封效果也有着良好的作用。目前我公司的纳米氧化锌已在国内多家大型轮胎和橡胶制品企业得到良好应用。

2.油漆涂料随着人们对涂料的色泽、涂膜性能、环保等各方面要求的提高，纳米材料在涂料行业中的应用受到越来越广泛的重视。目前应用于涂料中的纳米材料品种有纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙等，其中纳米二氧化钛和纳米二氧化硅由于其昂贵的价格而限制了它们的应用范围和数量，纳米碳酸钙性能又比较单一，在提高涂料的防霉和抗紫外老化性能方面作用较小，因而纳米氧化锌以其优异的性价比在涂料的应用中占据了更大的优势。纳米氧化锌具有一般氧化锌无法比拟的新性能和新用途，能使涂层具有屏蔽紫外线、吸收红外线及杀菌防霉作用，因此它可广泛应用于建筑内外墙乳液涂料及其他涂料中，同时它的增稠作用还有助于提高颜料分散的稳定性。我公司通过与相关科研单位联合开发，将纳米氧化锌成功应用于水性涂料中，制作成纳米氧化锌改性涂料，经测试表明，此改性涂料的耐沾污性、耐人工老化性、耐水耐碱性、耐洗刷性、硬度及附着力等传统机械力学性能得到较大的改善。此外，纳米氧化锌改性涂料的抗菌防霉性能也在进一步研究之中。

3.化纤纺织品纳米材料应用于化纤纺织品中有两种途径：一种方法是把纳米微粒直接添加在化学纤维的初始反应液中，采用常规的聚合反应合成功能纤维，使纳米微粒均匀分布于纤维内部；另一种方法就是把纳米微粒作为一种后整理剂配制到织物的后整理液中，通过浸轧使纳米微粒吸附在纤维的表面，或者用一定的粘合剂将纳米微粒涂覆到织物表面形成一种功能性的涂层，改善织物的服用性能。吉林化纤集团将我公司表面改性后的纳米氧化锌配制到粘胶纤维的喷丝液中，合成了含有纳米氧化锌微粒的粘胶纤维，该纤维经纺纱、织造得到添加纳米氧化锌的抗紫外织物，与未添加纳米氧化锌的普通织物进行对比，抗紫外织物的UPF值（紫外线遮挡系数）为对照织物的两倍。我公司产品能够显著提高粘胶纤维、合成纤维制品的抗紫外和抗菌功能，用于抗紫外织物、抗菌织物、遮阳伞等产品的生产。我公司开发的抗紫外用纳米胶体，已由杭州天堂伞业集团有限公司在遮阳伞上试用，中国计量科学研究院测试表明，UPF值（紫外线遮挡系数）为50，其性能指标已经达到澳大利亚标准，超过欧盟标准。

4.防晒化妆品由于地球臭氧层遭到破坏，导致紫外线对地球生物圈辐射量的不断增加，过多的紫外线照射对人类健康造成的危害正在日益加重。为了抵御过量紫外线照射对人体皮肤的

伤害，人们开发了多种防晒剂来保护皮肤。由于大多数有机防晒剂活性较高，对皮肤产生刺激性，在紫外线照射后易分解，防晒效果不长久，因而人们又开发了无机防晒剂，如纳米二氧化钛、纳米氧化锌等。研究发现，纳米氧化锌对紫外线的防护功能比传统的纳米二氧化钛要强，对紫外线UV-A和UV-B均具有良好的防护效果，因此纳米氧化锌在化妆品领域的应用迅速发展。我公司应用一种特殊表面处理技术生产的纳米级氧化锌防晒剂，它能非常有效地吸收太阳紫外线，尤其能保护人体免受UV-A和UV-B的侵害。大多数的传统防晒剂能对UV-B起作用，但并不能有效抵挡波长更长的UV-A紫外线，而UV-A越来越被认为与皮肤过早衰老以及皮肤癌有关。我公司氧化锌平均粒径小于50纳米，它能最有效地抵抗UV-A和UV-B，是广谱的抗紫外剂，无毒无害，是名副其实的新一代物理防晒剂。

5.其它领域随着人们对纳米氧化锌性能认识的深化，纳米氧化锌的应用领域在不断扩大。例如，将纳米氧化锌用于陶瓷行业，可以大大降低陶瓷制品的烧结温度，烧成品光亮如镜，减少了生产工序，降低了能耗，并赋予了陶瓷制品抗菌除臭和分解有机物的自洁作用，极大地提高了产品质量；纳米氧化锌由于尺寸小，比表面积大，表面的键态与颗粒内部的不同，加大了反应接触面，提高了催化效率，是化工生产企业制备脱硫剂和化学催化剂的首选材料；纳米氧化锌也是一种很好的光催化剂，在紫外线照射下，能自行分解出自由移动的负电子，留下带正电的空穴，激活空气中的氧变为活性氧，与多种有机物发生化学反应，杀死病菌和病毒。此外，纳米氧化锌在传感器、电容器、荧光材料、吸波材料、导电材料等诸多领域也展示出越来越广阔的应用前景。

篇10

关键词：纳米沥青；改性沥青；耐久性

0 引言

近年来，纳米技术正在逐渐渗透到交通材料领域，纳米材料改性沥青即是其中一个重要的研究方向。纳米材料尺度由于处于微观领域，因而与其他材料不同，具有特殊的界面效应，并且表面原子活性极强，极易与其他原子结合而使自身达到稳定状态，这就是纳米微粒活化，也是纳米粒子不稳定的根本原因。纳米材料改性沥青之所以不同于其他改性沥青，根本原因在于纳米材料改性沥青是从微观结构上改变沥青性能。纳米材料能够从根本上大幅度改善沥青性能，这是其他沥青改性方法所不能比拟的。因此，纳米材料改性沥青是国内外沥青材料研究的热点和前沿，它正在成为交通材料研究和应用的新经济增长点。

1 纳米材料的发展

迄今，纳米技术对传统材料性能的优化已被证明是一个良好的研究、应用对象。国内外在建筑材料领域业已开展了一系列卓有成效的研究和应用实践，在纳米涂料、高力学性能材料、高分子级纳米复合材料方面取得了很多基础研究和商业化成果，如纳米化高强度合金、纳米增韧陶瓷以及纳米改性橡胶等。20世纪90年代，美国联邦公路局（FHA）等机构倡导并生产的低碳、高强度纳米化钢铁被成功应用到工程实践中，取得了显著的使用效果[1，2]。2007年9月欧洲“水泥及混凝土纳米技术研讨会”共设了8个论题探讨纳米技术在水泥基材料上的应用[3]。2007年8月美国联邦公路局（FHA）、等在其的《欧洲、加拿大长寿命混凝土路面》报告中重点提及欧洲在路面纳米技术方面的进展，并在休斯敦大学、得克萨斯州展开了智能路面材料及检测技术方面的研究[4，5]。

纵观文献，纳米材料和技术在沥青及其沥青路面上的研究还不太多，这主要与沥青路面材料类型众多（胶结料、添加剂、集料等几十种材料）导致的沥青混合料性能及其研究的复杂性有关。但随着近几年的发展，在新材料研发、纳米复合材料及纳米技术分析方面，已经有了一种前沿的意识和努力的方向。

2 纳米复合改性沥青

纳米材料一般可分为纳米颗粒、纳米一维材料（纳米丝、纳米棒、纳米柱等多形态）和纳米薄膜材料[1]。其中前两者多用于材料的复合改性过程中，常用于塑料、橡胶、涂料生产等方面。按已有研究，在填料与基体材料粘合很好的状态下，颗粒填料可显著提高复合材料的拉伸强度、弹性模量和拉伸屈服应力，且随着填料含量的增加而增大；同时随着填料粒径的减小，屈服应力增加得更为显著。这一点在沥青改性中具有明显的实用意义，可以通过纳米粉体的复合来提高沥青的力学性能，如弹性模量、屈服应力等，以获得路用性能更佳的改性沥青。但必须考虑其中两个关键环节：一是纳米颗粒在沥青中的分散，由于纳米粉体的比表面积巨大（如气相二氧化硅比表面积在50400m2/g），颗粒团聚严重，很难在粘稠沥青中单纯地进行均匀分散，这就需要表面改性剂、分散剂等辅助剂的二次改性工作；二是纳米颗粒在沥青中存在一个最大临界体积分数，大于该体积分数，复合材料的性质将发生变化，如材料的拉伸强度会降低等。

利用无机纳米粉体材料对沥青进行改性时常用的纳米材料为氧化物、碳酸盐类，如纳米SiO2、TiO2、CaCO3等；在进行某些彩色沥青研究中，可以使用一些带有颜色的氧化物粉末，如纳米Fe2O3，可以提高彩色沥青的耐候性和抗老化能力。目前常用机械拌合法，使纳米材料在沥青中均匀混合，形成纳米改性沥青，一方面易于施工，另一方面更能提高沥青和混合料的使用性能。

日本、瑞典等国家较早开展了纳米TiO2沥青研究，在提高其传统性能的同时，实现路面的功能化。国内更多关注纳米材料对沥青混合料路用性能的改善。叶超等研究了纳米SiO2和TiO2改性沥青的路用性能指标，如针入度、软化点、延度、复数剪切模量、车辙因子及疲劳因子等，证明纳米材料掺量只需要很小（0.5%），就能提高材料性能[6]。范俊峰等采用关联度分析法研究了两种纳米材料的质量分数与改性沥青性能之间的关系，发现纳米材料的加入显著改善了沥青的高温稳定性 [7]。刘大梁等利用纳米碳酸钙（粒径1540nm）产品，对基质70沥青进行改性，内掺8%时，可明显降低沥青25e针入度，提高软化点和粘度，沥青混合料高温车辙试验中的动稳定度也提高了1倍，且在低温弯曲性能和水稳定性方面不存在明显的消极影响[8]。但这些研究多没有考虑纳米粉体改性沥青的工艺及稳定性问题等方面，生产工艺简单，也没有经过实体路面上的性能检验。

相对而言，研究更多的为层状硅酸盐与沥青的纳米复合技术。层状硅酸盐具有大的比表面积和径厚比，与聚合物可形成二维有序插层或剥离纳米结构，能够显著改善聚合物的力学性能、热性能和阻隔性能。早在20世纪90年代Yano就合成了具有不同透气参数的聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料，发现这种材料具有非常卓越的气密性能，当掺量为2%（质量分数）时，复合材料的透气性能即能降低50%。尼龙基层状硅酸盐纳米复合材料中，硅酸盐含量为2%（体积分数）时可显著提高复合材料的拉伸强度和热弯曲温度，且冲击强度不会发生很大变化[9]。因此，这种以商品化聚合物为基体的层状硅酸盐纳米复合材料也开始应用在改性沥青的研究上。

总的说来，这些层状硅酸盐粘土矿物可以明显提高改性沥青的强度和耐高温性能，如提高软化点和剪切模量等。同时由于层状结构出现在沥青内部，具有一定的阻隔空气、水分、有机溶剂的功能，延缓沥青老化和毛细水的深入，从而延长沥青的使用寿命。但在实际应用中，由于使用量大，如何在现场实现硅酸盐矿物在沥青中的完全剥离和分散均匀还是个问题，且由于这些粘土矿物具有自乳化特点，如何避免其消极影响，还需要对沥青路面实际使用性能进行具体研究。

3 纳米分析技术的应用

美国西部研究院多年从事沥青材料的微观学研究，A.T. Paul利用原子力显微镜研究了8种沥青的微观和纳米级范围内的表面能和吸附特性。将样品做成微米层次的薄膜，基于Johnson、Kendell和Roherts接触方法，利用ALF对表面能进行检测和吸附能力的评价。结果表明，沥青膜的脱附力与沥青油源有关；同时利用原子力显微镜（AFM）对集料表面的沥青和沥青添加剂混合物进行图像的量化处理，表明不同集料上同种沥青的微形貌和结构不同。西部研究院采用的显微可视技术可用于改性沥青、基质沥青，能够良好、快速地测量出沥青集料之间的粘结性能，以有效地预测沥青路面的疲劳裂缝和水损害性能。在未来的工作中，西部研究院将对沥青显微结构如何随温度改变的问题进行研究，按照路面服务期内的温度范围，设定不同温度区间，研究和确定集料表面改性沥青与未改性沥青微观结构的改变情况。这些结果与老化期间的路面现场特性有一定的相关性，对于具体的路用行为具有更深入的解释意义。

参考文献：

[1]张立德，牟季美. 纳米材料和纳米结构[M]. 北京：科学出版社. 2001

[2]Joe W Button，Emmanuel G Fernando，Dan R Middleton. Synthesis of pavement issues related to high-speed coddidors（FHWA/TX-05/047561）[R]. 2004

[3]Peter Taylor，Krishna Rajan，Bjorn Birgisson，etal. Report of the workshop on ano technology for cement and concrete[R]. Flourida，2007

[4]US Department of Transportation. Federal highway administration. Long-life concrete pavements in Europe and cananda（FHWA-PL-07-027）[R]. 2007

[5]Liu Richard，Zhang Zhibin，etal. Nanotechnology synthesis study：Research report（FHWA/TX-07/0-5239-1）[R]. 2006

[6]叶超，陈华鑫. 纳米SiO2和纳米TiO2改性沥青路用性能研究[J]. 新型建筑材料，2009，36（6）：82

[7]范俊峰，朱庆文，黄维新. 关联度分析法在纳米改性沥青中的应用[J]. 咸阳师范学院学报，2009，24（2）：21

[8]刘大梁，岳爱军，陈琳. 纳米碳酸钙改性沥青及混合料性能研究[J]. 长沙交通学院学报，2004，20（4）：70