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贺州重质碳酸钙5大表面改性方法!

碳酸钙是一种重要的、用途广泛的化工原料,作为补强剂和填充剂被广泛应用于橡胶、造纸、油墨、涂料、塑料、食品、化妆品等行业中,不仅能增加产品体积,节约母料,降低成本,而且能提高制品的物理性能、印刷性能和尺寸稳定性等。

一、什么是重质碳酸钙

根据碳酸钙生产方法的不同,可以将其分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。

轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙,是用化学加工方法制得;重质碳酸钙又称研磨碳酸钙,是用机械方法直接粉碎天然的石灰石、方解石、白垩等制备。

重质碳酸钙和轻质碳酸钙的粒度和表面特征存在一定的差异,因而在使用效果上也会存在差别。

二、为什么要表面改性?

对重质碳酸钙进行表面改性的主要目的是:

1.降低重质碳酸钙的表面能,防止团聚;

2.提高重质碳酸钙在基体中的分散性;

3.增强重质碳酸钙表面与基体的界面亲和性;

4.提高改性重质碳酸钙的专用性和功能性。

三、重质碳酸钙的5大改性方法

为了使改性重质碳酸钙的填充效果达到最佳,必须要考虑其应用领域、加工方式、共混对象,对不同的基体和应用领域有针对性地选择合适的改性剂和改性方法。接下来将根据重质碳酸钙表面处理工艺的不同,介绍国内外现有的几类表面改性方法和所选择的改性剂。

物理涂覆改性

物理涂覆改性是将改性剂与重质碳酸钙以一定的比例混合,在分散力的作用下,改性剂通过范德华力或静电引力等物理作用力吸附在重质碳酸钙表面,形成单层、双层或多层包覆层。

为了克服传统分散剂的不足,增大物理结合力,国外从20世纪70年代开始开发了一类新型的超分散剂。

与传统表面活性剂相比,超分散剂有如下优点:

①与重质碳酸钙颗粒表面结合力更强,几乎不会发生解吸;

②聚合物的长分子链可以更有效地防止重质碳酸钙粒子的再次团聚。

这些优点为超分散剂改性重质碳酸钙在填充塑料、颜料、油墨、涂料等行业中的广泛应用带来了前景。

表面化学改性

表面化学改性是指通过一定的方法,利用改性剂分子中的官能团和重质碳酸钙粉体表面的活性点进行化学反应或化学吸附,使改性剂包覆在重质碳酸钙颗粒的表面,增强重质碳酸钙与填充有机基体的相容性和分散性,从而改善复合材料的加工性能和物理力学性能。

表面化学改性主要包括:

(1)偶联剂改性

(2)复合偶联改性剂改性

(3)聚合物包覆改性

(4)有机物改性

机械力化学改性

机械力化学改性是利用粉碎、摩擦等机械手段,使重质碳酸钙粉体的晶格发生位移、晶型发生变化,与此同时体系温度升高,内能增大。

大颗粒的碳酸钙粒子不断分解成较小甚至微米级、纳米级的重质碳酸钙颗粒,增强重质碳酸钙颗粒表面的化学活性,易与改性剂发生化学结合或附着,使重质碳酸钙颗粒的内能降低,处于较稳定的状态,达到表面改性的目的。

在重质碳酸钙的工业生产中,研磨粉碎和表面改性一般是分开进行,若在重质碳酸钙粉碎的过程中同时加入改性剂对其表面进行改性,不仅能利用粉碎的物理机械力来增强表面改性效果,还可防止重质碳酸钙颗粒过细而导致的团聚现象发生。

此外,改性剂本身是一种优良的润滑剂和分散剂,加入后会使颗粒间的摩擦减小,有助磨的功效,对设备也起到了一定的保护作用,使利用机械力化学改性重质碳酸钙的工艺流程简单化,改性效果和效率优良化。

表面沉积改性

表面沉积改性是采用合适的方法将改性剂沉淀在重质碳酸钙的表面,是无机矿物颜料表面改性最常用的方法之一。

适合工业化生产,工艺流程简单,通过控制反应条件,可以获得合适的粒径和纯度。

高能表面改性

高能表面改性是指采用强度较高、能量较集中的辐照、等离子体、超声波等方式,对重质碳酸钙表面进行改性处理的一种方法。

作用时产生的强冲击波和分散力能够极大地削弱颗粒间的相互作用,可以有效地防止颗粒间的团聚,有利于重质碳酸钙的分散,但是此技术的改性效果不太稳定,成本较高,操作较复杂,因而在实际生产中还很难得到广泛的应用。


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