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              公司新聞

              超細碳酸鈣表面包覆改性

              發布日期:2021-01-05 點擊次數:

              1、超細碳酸鈣為什么要活化改性?

              (1)碳酸鈣粒徑越小,表面能越高,吸附作用越強,越易相互團聚,無法在聚合物基體中很好的分散;

              (2)碳酸鈣為一種無機填料,粒子表面親水疏油,與聚合物界面結合力較弱,受外力沖擊時,易造成界面缺陷,導致材料性能下降。

              為了充分發揮超細碳酸鈣的納米效應,提高其在復合材料中的分散性,增強與有機體的親和力,改進其填充復合材料的性能,必須采用有效的改性工藝及表面改性方法對其表面改性,進而拓寬其應用領域。


              2、超細碳酸鈣表面包覆改性原理

              表面有機包覆改性是目前最常用的碳酸鈣表面改性方法,采用表面改性劑對超細碳酸鈣進行表面包覆改性,改性劑中的親油基團可以牢固地與高分子聚合物結合,而改性劑中的親水基團則與碳酸鈣顆粒表面相互結合。這樣可以降低碳酸鈣與基質材料之間的界面能,從而碳酸鈣和聚合物這兩種相容性較差的材料通過表面包覆改性劑這一“分子橋”緊密地結合在一起,有利于大幅改善復合材料的整體性能。

              3、表面包覆改性應注意的幾點問題:

              (1)改性工藝

              目前工業上應用的表面改性工藝主要有干法工藝、濕法工藝、復合工藝三大類。

              干法改性是將碳酸鈣粉末放入高速捏合機中,旋轉后升至一定的溫度,加入表面處理劑進行捏合處理。此方法簡單易行,適用于各種偶聯劑的表面處理。目前,工業上得到廣泛應用的主要是SLG型連續表面改性機。

              濕法改性是將先活化劑加入到溶劑中,或直接加入到碳酸鈣的懸浮液中進行處理。此方法表面處理劑與碳酸鈣粒子相互作用,包裹均勻,效果較好,是傳統的碳酸鈣表面處理方法。一般適用于可水溶或可水解的有機表面改性劑以及濕法制粉(包括濕法機械超細粉碎和化學制粉)需要干燥的場合,如沉淀碳酸鈣(特別是納米碳酸鈣)、濕法細磨重質碳酸鈣。

              (2)表面改性劑的種類及用量

              重質碳酸鈣的表面包覆改性劑一般采用低分子量和具有雙親結構的有機化合物,如硬脂酸等。表面改性過程如果是化學包覆,則應優先考慮表面改性劑與Ca2+的結合并生成各種鈣鹽沉淀問題,如硬脂酸鈣、磷酸鈣、鈦酸酯鈣、鋁酸酯鈣等。

              表面改性過程如果是物理包覆,則優先考慮表面改性劑與Ca2+的靜電吸附,如陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑,而不是陽離子表面活性劑。


              一般隨著改性劑用量增加,表面有機物包覆量逐漸增大,改性效果逐漸增強,使得碳酸鈣由親水性表面轉化為親油性表面。當用量達到一定值時,碳酸鈣表面剛好包覆一層有機物,改性效果最好,從而沉降體積最小。當改性劑用量超過此值,隨著改性劑用量增大,改性劑之間相互作用反而影響了改性效果,沉降體積反而增大。因此,在實際生產中,改性劑用量不宜過多,否則會適得其反。


              (3)改性時間和溫度

              要實現超細碳酸鈣的均勻包覆改性,需要適當延長改性時間,提高改性溫度,但不可過高,應綜合考慮改性效果和能耗問題。

              如肖艷杰等采用硬脂酸改性輕質碳酸鈣的最佳工藝為:改性溫度為85℃,硬脂酸的用量為干基碳酸鈣的2.5%,皂化硬脂酸的氫氧化鈉的量為硬脂酸的10%,改性反應55-60min,可得到活化率99%以上,吸油量小于45mL/100g的的活性碳酸鈣。


              總之,超細碳酸鈣的活化改性實際上就是選擇特定的表面活性劑,對碳酸鈣顆粒表面進行包覆處理,使之成為功能填充材料,表面活性劑的種類和改性工藝將直接影響表面改性效果。對普通填料級的碳酸鈣一般可采用干法或濕法表面改性處理工藝,對超細級、納米級以及專用型碳酸鈣則需要采用濕法改性處理工藝。

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