试验研究了不同掺量纳米CaCO3对混凝土力学性能和抗冲磨性能的影响,并通过水化热测试方法研究了纳米CaCO3对混凝土性能影响的机理。试验结果表明,适量的纳米CaCO3可以提升混凝土的力学性能,提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲磨性能。当纳米CaCO3的掺量为1.5%时,混凝土抗冲磨强度提高约6倍;纳米CaCO3促进了水泥的水化反应,改善了水泥浆体微观结构,提升了整体的密实性。

选用不同改性工艺对纳米碳酸钙进行表面活化处理,并探讨了不同工艺制备的纳米碳酸钙对光伏建筑用密封胶在加工性能、力学性能、耐黄变性能、贮存性能以及耐湿热性能等方面的影响。结果表明:采用低C18含量的硬脂酸,通过工艺改进与调整,依然可以制得符合性能要求的光伏建筑用密封胶,为纳米碳酸钙的改性工艺以及密封胶的制备提供了新的方向和思路。

采用不同比表面积的纳米碳酸钙与1500目改性重质碳酸钙复配后填充于硅酮密封胶中,考察其对硅酮密封胶加工性能、弹性回复率及补强等性能的影响,探索改性重钙在硅酮密封胶中的作用机制。结果表明,纳米碳酸钙与1500目重质碳酸钙复配后与比表面积相当的纳米碳酸钙相比,具备更低的黏度和更高的挤出率,其中基胶黏度下降约40%,挤出率增加约30%,成品胶黏度下降约27%,挤出率增加幅度高达28%;复配后的表干时间稍有延长,弹性回复率稍有减小,而硬度与单一纳米碳酸钙相当;在力学补强效果上与单一纳米碳酸钙相当,断裂伸长率稍有减小,但浸水处理后拉伸强度及伸长率保持率有所提高,脱粘面积也有所改善。

将皂化程度不同的纳米碳酸钙填充于硅酮密封胶中,考察皂化程度分别为0~15%时,纳米碳酸钙对硅酮密封胶性能的影响,探索改性纳米碳酸钙在硅酮密封胶中的作用机制。结果表明,比表面积为23.35m2·g-1、皂化程度为15%的纳米碳酸钙,其成品胶的黏度从58.7Pa·s逐渐下降至52.4Pa·s,挤出速率从18.8g·(20s-1)上升至24.78g·(20s-1)。随着皂化程度增加,填充后的成品胶,其邵氏硬度和拉伸强度呈减小的趋势,表干时间稍有延长,成品胶的力学强度呈先下降后略有回升的趋势。比表面积为17.71 m2·g-1、皂化程度为5%~10%的纳米碳酸钙,其成品胶的强度保持率达到95%以上,比表面积为23.35 m2·g-1的纳米碳酸钙达到了101.7%。比表面积分别为17.71 m2·g-1和23.35 m2·g-1的碳酸钙,当皂化程度为5%~10%时,经高温处理及湿热处理后,成品胶的强度保持率分别维持在98%及75%以上。

将自制的KS-500、国内某碳酸钙厂家专为聚氨酯领域定制生产的NCC、美国特种矿物公司生产的Thixo-Carb■500等3种不同纳米碳酸钙分别进行聚氨酯密封胶体系应用对比实验,结果表明,KS-500有效改善了国内传统纳米碳酸钙的吸湿稳定性,在聚氨酯应用体系中获得了与Thixo-Carb■500较为接近的触变性和储存稳定性,并且在力学性能方面亦表现出色。

采用石灰石经煅烧、消化、碳化反应制备纳米CaCO3浆料,经表面处理制得水性密封胶专用纳米碳酸钙。结果表明,Ca(OH)2质量分数为10%,碳化起始温度为28℃,晶形控制剂用量为0.6%时,制备的纳米碳酸钙BET比表面积为29.4 m2/g,电镜法平均粒径为60 nm,为规整的立方体,二次团聚少,激光法粒径D50为0.679μm。采用亲油性表面处理剂处理后的粉体,用于水性密封胶的分散性较差;采用亲水性表面处理剂处理后的粉体吸油值较大;采用亲水性和亲油性复合表面处理剂,当6501椰子油酸二乙醇酰胺和蓖麻油质量比为6∶4,用量为4%时,处理后粉体细度为20μm,分散性良好,活化率为46.4%,邻苯二甲酸二辛脂(DOP)吸油值为28 g/100 g,强度为0.84 MPa,伸长率为380%,挤出性为276 g/min,下垂度为0,综合性能最佳。

采用α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和纳米碳酸钙制得基料,再添加交联剂、催化剂等制得有机硅密封胶,考察了5种纳米碳酸钙和4种复配纳米碳酸钙对有机硅密封胶挤出性和拉伸性能的影响。结果表明,采用单一品种纳米碳酸钙制备有机硅密封胶时,随着纳米碳酸钙比表面积或吸油值的增大,有机硅密封胶浆料的稠度值变小,挤出性下降,硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率提高。通过优选不同比表面积的纳米碳酸钙粉体进行复配,可制得综合性能优良的有机硅密封胶。

采用加压鼓泡碳化工艺制备出不同晶体形状(立方体、球形、纺锤形及针形)的纳米碳酸钙,并研究其在湿气固化型单组分硅酮密封胶中的应用表现,初步探讨纳米碳酸钙粒子晶体形状对硅酮密封胶性能的影响以及作用机理。结果表明,不同晶形的碳酸钙粒子与硅酮胶基础聚合物相互作用力的大小和方向性差异,显著影响硅酮胶成品的力学性能,纳米钙晶体的球形度(球形度从高到低依次为球形、立方体、纺锤形及针形)越高,硅酮胶的弹性恢复率和断裂伸长率越高,而拉伸强度和硬度越低;反之,亦然。这一工作对于通过纳米钙晶形设计及组合来提升硅酮密封胶性能的生产实践提供直接的实验依据。