نانو کربنات کلسیم و کاربردهای آن

نانو کربنات کلسیم چیست؟

کربنات کلسیم را به جرات می‌توان یکی از پرکاربردترین مواد معدنی در زندگی بشر نامید. کربنات کلسیم به علت فراوانی و خواص منحصر به فرد خود از جایگاه ویژه‌ای در زندگی بشر برخوردار است. تحقیقات بر روی این ماده معدنی باعث پدید آمدن انواع مصنوعی آن شد. به طوری که امروزه کربنات کلسیم مصنوعی یا رسوبی در انواع مختلفی توسط انسان‌ها تولید می‌شود. اما نانو کربنات کلسیم چیست؟

کربنات کلسیم نانو یکی از مهم‌ترین انواع کربنات کلسیم مصنوعی است که کاربردهای گوناگونی دارد. اصلی‌ترین ویژگی کربنات کلسیم نانو اندازه بسیار کوچک قطر  ذرات آن است. قطر ذرات کربنات کلسیم نانو کمتر از 100 نانومتر است. کربنات کلسیم زمین یا طبیعی را نمی‌توان تا این اندازه و با این دقت آسیاب کرد. بنابراین کربنات کلسیم نانو حتما از نوع رسوبی است و توسط واکنش‌های شیمیایی در کارخانجات تولید می‌شود.

مطلب پیشنهادی : پودر کربنات کلسیم چیست ؟ 

ساختار نانو کربنات کلسیم

ساختار نانو کربنات کلسیم همانند کربنات کلسیم معمولی شامل عنصر کلسیم، کربن و اکسیژن است. فرمول شیمیایی این ماده به شکل CaCO3 است. اما به دلیل ریز بودن ذرات کربنات کلسیم نانو، سطح تماس و در نتیجه تاثیر آن در ترکیب با مواد دیگر دو چندان است. به همین دلیل کارایی کربنات کلسیم نانو، نسبت به سایر انواع کربنات کلسیم بسیار بیشتر است. کربنات کلسیم نانو دارای ظاهری سفید رنگ با بلورهای شفاف است. بدون بو و عملا در آب نامحلول است. وزن مولکولی کربنات کلسیم نانو 100.09 است و نقطه ذوب آن 825 درجه سانتی گراد است. مورفولوژی ذرات کربنات کلسیم نانو به شکل شش ضلعی یا مکعب است. این ماده شیمیایی سمی نیست و برای کاربردهای گوناگون ایمن است.

تهیه و تولید نانو کربنات کلسیم

تولید نانو کربنات کلسیم از طریق فرآیند رسوب نیترات کلسیم و محلول کربنات سدیم اشباع انجام می‌شود. کربنات کلسیم نانو به دلیل رسوب از محلول آبی، ابتدا حالت خمیری شکل دارد. بنابراین برای تولید پودر ابتدا باید آن را خشک کرد.  تولید این ماده نسبت به تولید سایر انواع کربنات کلسیم، مانند کربنات کلسیم میکرونیزه دشوارتر است. بنابراین در حجم کمتری تولید می‌شود و قیمت آن نیز بالاتر است. روش‌های تولید کربنات کلسیم نانو به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1. تجزیه مضاعف: روش تجزیه مضاف روشی پر هزینه برای تولید کربنات کلسیم نانو محسوب می‌شود. بنابراین به ندرت از این روش استفاده می‌شود.
2. کربوریزاسیون: روش کربوریزاسیون روشی نسبتا کم هزینه، ساده و کارا است که در کارخانجات داخلی و خارجی زیادی برای تولید کربنات کلسیم نانو به کار می‌رود.

کاربرد نانو کربنات کلسیم

کاربرد نانو کربنات کلسیم در صنایع مختلف بسیار گسترده است.  به دلیل خواص منحصر به فرد آن به طور گسترده در صنایع پلاستیک، رنگ،/داروسازی و تولید لوازم آرایش کاربرد دارد:

• این نوع کربنات کلسیم به عنوان جایگزین دی اکسید تیتانیوم در پوشش‌ها عمل می‌کند و بر سفیدی محصول نهایی تأثیر نمی‌گذارد. بنابراین برای بهبود خواص مواد از جمله پلاستیک، چسب، لاستیک و درزگیرها استفاده می‌شود. افزودن کربنات کلسیم نانو به محصولات پلاستیکی باعث بهبود مقاومت در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر حرارت می‌شود. همچنین مقاومت این محصولات در برابر ضربه و چقرمگی را افزایش داده و باعث بهبود عملکرد مواد در شرایط دمایی شدید می‌شود.
• استفاده از این ماده صنعتی در رنگ‌ها به کنترل خواص رئولوژیکی و مکانیکی لازم ماده پخت کمک می‌کند.
• استفاده از کربنات کلسیم نانو به عنوان افزودنی در پلیمرها و چسب‌ها به کاهش هزینه فرمول حجمی و بهبود کیفیت محصول نهایی کمک می‌کند.
• از نواع مواد در جوهر چاپ برای بهبود کیفیت آن استفاده می‌شود. جوهر تصفیه شده با کربنات کلسیم می‌تواند جایگزین استفاده از لاک‌ها و روغن‌ها شود.
• در صنعت داروسازی و به ویژه برای تولید داروهای ضد سرطان نیز از کربنات کلسیم نانو استفاده می‌شود.
• در صنعت تولید لوازم آرایش، به دلیل خلوص بالا، اندازه ذرات ریز و سفیدی، می‌تواند به جای پودر سفید تیتانیوم استفاده شود.

سخن آخر

نانو کربنات کلسیم نوعی از کربنات کلسیم رسوبی با اندازه ذرات بسیار کوچک است. این ماده نسبت به سایر انواع ، فرآیند تولید سخت و زمان بری دارد. بنابراین قیمت آن بیشتر است. کربنات کلسیم نانو در صنایع مختلفی از جمله در صنعت جوهر چاپ، صنعت کاغذسازی، پلاستیک سازی و داروسازی کاربردهای فراوانی دارد. استفاده از این ماده صنعتی برای افزایش کیفیت محصولات و کاهش بهای تمام شده آن‌ها مفید و موثر است. کربنات کلسیم نانو تولید شده در ایران دارای کیفیت مشابه و حتی برتر در مقایسه با محصولات مشابه خارجی است. در نتیجه مقدار زیادی از تولیدات داخلی به سایر کشورها صادر می‌شود.