كربونات الكالسيوم المعدلة اكتسبت هذه التركيبة اهتمامًا كبيرًا في العديد من الصناعات نظرًا لخصائصها المحسنة. تعمل عملية التعديل هذه على تغيير سمات السطح كربونات الكالسيوميساعد كربونات الكالسيوم على العمل بشكل أفضل مع مواد مختلفة. يظهر كربونات الكالسيوم المعدلة تشتتًا أفضل واستقرارًا أكبر وأداءً محسنًا. هذا مفيد في البلاستيك والدهانات والطلاءات. يبحث الباحثون دائمًا عن طرق جديدة لتحسين التركيبة. إنهم يريدون مواكبة الاحتياجات المتغيرة للسوق. بشكل عام، تمثل تركيبة كربونات الكالسيوم المعدلة تقدمًا واعدًا في علم المواد.
تتفاعل جزيئات Ca2+ وCO32- الناتجة عن سحق كربونات الكالسيوم الثقيلة مع الماء. وهذا يؤدي إلى تكوين مجموعات الهيدروكسيل. ونتيجة لذلك، تصبح كربونات الكالسيوم الثقيلة محبة للماء. ومع ذلك، فإن البوليمرات العضوية محبة للدهون وكارهة للماء. وتؤدي خصائص السطح المختلفة لكربونات الكالسيوم الثقيلة والبوليمر العضوي إلى ضعف التوافق. وينتج عن هذا تشتت غير متساوٍ وترابط ضعيف عند الواجهة. وغالبًا ما تواجه المركبات القائمة على البوليمر عيوبًا في الواجهة أثناء الاستخدام. وهذا يمكن أن يقلل من أدائها. لذلك، يجب تعديل سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة عضويًا.
صيغ كربونات الكالسيوم المعدلة
هناك العديد من أنواع مُعدِّلات السطح. وتختلف صيغها، بما في ذلك التنوع والجرعات والاستخدامات، بشكل كبير. وقد ابتكرت شركة EPIC Powder عشرين صيغة خاصة لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة. وتتضمن العمليات طرقًا رطبة وجافة. وتشمل أنواع المُعدِّلات حمض الستياريك (الصوديوم)، وعامل اقتران السيلان، وعامل اقتران التيتانات، وعامل اقتران الألومينات، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والمواد العضوية البوليمرية، والنشا، والمُعدِّلات المركبة، وما إلى ذلك، للرجوع إليها فقط. والتفاصيل هي كما يلي:
- الصيغة 1: تعديل الطحن الرطب باستخدام حمض الستياريك
- الصيغة 2: تعديل ستيرات الصوديوم الجاف
- الصيغة 3: تعديل KH-550 الرطب
- الصيغة 4: مقارنة تأثيرات التعديل الجاف لعامل اقتران التيتانات والألومينات
- الصيغة 5: مقارنة تأثيرات ستيرات الصوديوم وعامل ربط الألومينات للتعديل الرطب.
- الصيغة 6: مقارنة تأثيرات التعديل الرطب لستيرات الصوديوم وعامل الاقتران
- الصيغة 7: مقارنة تأثيرات التعديل الجاف للمواد الخافضة للتوتر السطحي وزيت السيليكون وما إلى ذلك.
- الصيغة 8: الاقتران = مقارنة تأثيرات التعديل للمواد الخافضة للتوتر السطحي والمواد الخافضة للتوتر السطحي
- الصيغة 9: مقارنة تأثيرات التعديل الجاف للمواد الخافضة للتوتر السطحي وحمض الستياريك وعوامل الربط وزيت السيليكون
- الصيغة 10: تعديل مركب لعامل اقتران حمض الستياريك مع التيتانات (طحن الكرات الرطبة)
- الصيغة 11: تعديل مركب لعامل ربط حمض الستياريك مع تيتانات (الطريقة الجافة)
- الصيغة 12: التعديل المركب لحمض الأوليك وعامل الاقتران
- الصيغة 13: تعديل المعدلات المركبة القائمة على الماء
- الصيغة 14: التعديل الجاف لمستحلب البوليمر
- الصيغة 15: تعديل ثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل
- الصيغة 16: التعديل الجاف لمحلول حمض الإليوستياريك المائي
- الصيغة 17: تعديل أحادي ستيرات السوربيتان (Span60)
- الصيغة 18: تعديل بلمرة أسيتات البولي فينيل
- الصيغة 19: النشا طلاء تعديل
- الصيغة 20: المعالجة المتكاملة لعامل اقتران التيتانات وطحن تدفق الهواء
الصيغة 1: تعديل الطحن الرطب باستخدام حمض الستياريك
معدِّل: حمض دهني.
طريقة التعديل: وزن 900 جرام من مسحوق كربونات الكالسيوم. حجم الجسيمات يجب أن يكون حوالي 45 ميكرومتر. قم بإعداد ملاط بكتلة صلبة 75%. ثم أضف حمض دهني. يجب أن تكون كمية حمض دهني 1%-3% من كتلة مسحوق كربونات الكالسيوم. اللزوجة الأولية للملاط هي 147mPa·s عند 42 درجة مئوية، واللزوجة 228mPa·s بعد الوقوف لمدة 20 دقيقة. حجم ملاط كربونات الكالسيوم حوالي 600 مل. قلّب بسرعة 1000 دورة في الدقيقة لمدة 90 دقيقة في موزع التحريك. توقف عن التحريك. أزل الملاط وضعه في فرن تجفيف مضبوط على 180 درجة مئوية. بعد التجفيف، أخرج الكتلة المعدلة. بعد ذلك، استخدم آلة الطحن عالية السرعة لسحقها لمدة 3 دقائق. سيعطيك هذا مسحوق كربونات الكالسيوم المعدل.
الاختبار والتوصيف: حجم الجسيمات، تنشيط السطح، قيمة امتصاص الزيت، البياض.
تأثير التعديل:
يمكنك طحن وتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة في درجة حرارة الغرفة. تقلل هذه العملية حجم الجسيمات من 45 ميكرومتر إلى 2 ميكرومتر. مع إضافة المزيد من حمض الستياريك، يزداد تنشيط كربونات الكالسيوم الثقيلة. في نفس الوقت، تنخفض قيمة امتصاص الزيت. مع زيادة حمض الستياريك إلى 2% (الكسر الكتلي)، يتجاوز تنشيط كربونات الكالسيوم الثقيلة 98%. كما تنخفض قيمة امتصاص الزيت إلى 0.267 جم / جم. يساعد طحن وتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة معًا في خفض تكاليف الإنتاج. هذا يجعل المنتج أكثر قدرة على المنافسة.
الصيغة 2: التعديل الجاف لستيرات الصوديوم
معدِّل: ستيرات الصوديوم.
طريقة التعديل: ابدأ بتجفيف كربونات الكالسيوم الثقيلة في الفرن لإزالة الرطوبة. بعد ذلك، قم بوزن كمية محددة من المسحوق الجاف وأضفها إلى قارورة ثلاثية الرؤوس. ضع القارورة في حمام مائي عند درجة حرارة محددة وقلّب. بعد ذلك، أضف كمية محددة من ستيرات الصوديوم وقلّب لمدة محددة. أخيرًا، قم بتبريد الخليط للحصول على كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة.
الاختبار والتوصيف: FT-IR، XRD، SEM، جهد زيتا.
تأثير التعديل:
عندما تكون درجة حرارة التعديل 70 درجة مئوية، تكون كمية ستيرات الصوديوم 1.5% من كتلة كربونات الكالسيوم الثقيلة، ووقت التعديل 50 دقيقة، والسرعة 700 دورة في الدقيقة، ومعدل تنشيط كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بستيرات الصوديوم هو 85.6%، وتأثير التعديل جيد. أظهر طيف الأشعة تحت الحمراء لكربونات الكالسيوم الثقيلة مع ستيرات الصوديوم قممًا. كانت هناك قمم تمدد متماثلة -CH2- عند 2850 سم -1 وقمم تمدد غير متماثلة عند 2920 سم -1. تحول ذروة حيود الأشعة السينية إلى زوايا أعلى. زاد جهد زيتا من 14.1 مللي فولت إلى 30.2 مللي فولت، وانخفض حجم الجسيمات. يشير هذا إلى أن ستيرات الصوديوم تم تطعيمها على سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة. ومع ذلك، لم يغير التعديل الشكل البلوري لكربونات الكالسيوم. تتمتع كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بقدرة تشتت جيدة.
الصيغة 3: تعديل KH-550 الرطب
معدِّل: غاما كلورو بروبيل ترييثوكسي سيلان (KH-550)، ستيرات الصوديوم، عامل ربط التيتانات.
طريقة التعديل:
- تعديل الطعم بالطريقة الرطبة.
- وزن 200 غرام من كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المجففة.
- قم بتذويبه في 300 جرام من الإيثانول اللامائي.
- سخنيها وقلبيها في حمام مائي على درجة حرارة 80 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
- ثم قم بإضافة 2.5% من كتلة المسحوق من مساعد التعديل.
- استمر في التفاعل تحت نفس الظروف لمدة 60 دقيقة.
- وأخيرا، قم بالتصفية، ثم اغسل، وجفف وهو ساخن للحصول على مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعدلة.
الاختبار والتوصيف:
- مطيافية الأشعة تحت الحمراء باستخدام تحويل فورييه
- التحليل الوزني الحراري
- تحليل حجم الجسيمات
- اختبار الخواص الرومولوجية لمطاط السيليكون
- اختبار الخواص الميكانيكية
تأثير التعديل:
تظهر البيانات الرومولوجية أن كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعدلة تتشتت جيدًا في مطاط السيليكون. كما أن لديها توافقًا أفضل مع الغرويات من النسخة غير المعدلة. تفتقر كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة إلى تأثير التعزيز النانوي في الحجم. هذا يضعف التفاعل بين كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعالجة بالسطح والمطاط السيليكوني. نتيجة لذلك، ينخفض أداء المطاط السيليكوني بعد الفلكنة مقارنة باستخدام كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة غير المعدلة. يتميز KH-550 بخصائص خاصة مثل المجموعات الأمينية والألكوكسي. وبسبب هذا، تنتشر كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعالجة بـ KH-550 بسهولة في مطاط السيليكون. كما أنها تشكل المواد الكيميائية تترابط مع المطاط. ونتيجة لذلك، يظهر مطاط السيليكون RTV خصائص ميكانيكية ممتازة.
الصيغة 4: مقارنة تأثيرات التعديل الجاف لعوامل ربط التيتانات والألومينات
معدِّل: عامل ربط التيتانات JN-114، عامل ربط الألومينات DL-411.
طريقة التعديل: وزن كمية معينة من كربونات الكالسيوم الثقيلة وإضافتها إلى خلاط عالي السرعة. بعد تسخين المادة إلى درجة الحرارة التجريبية، أضف معدِّل السطح. بعد وقت تفاعل معين، توقف عن التقليب للحصول على كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة للسطح.
الاختبار والتوصيف: مؤشر التنشيط، زاوية الاتصال، طيف الأشعة تحت الحمراء، أداء مادة البولي بروبيلين المركبة.
تأثير التعديل:
(1) يقوم عامل ربط التيتانات JN-114 بالامتصاص كيميائيًا على سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة.
أفضل الظروف للتعديل الجاف لكربونات الكالسيوم الثقيلة هي:
- جرعة JN-114: 1.0%
- درجة حرارة التعديل: 70 درجة مئوية
- وقت التعديل: 30 دقيقة.
في ظل هذه الظروف، تصل كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة إلى زاوية تماس تبلغ 114.34 درجة. كما يصل مؤشر التنشيط إلى 99.21%.
(2) يقوم عامل ربط الألومينات DL-411 بالامتصاص كيميائيًا على سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة.
أفضل الظروف لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة الجافة هي:
- جرعة DL-411: 1.0%
- درجة حرارة التعديل: 90 درجة مئوية
- وقت التعديل: 30 دقيقة
في هذه الظروف، تكون زاوية تماس كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة 121.70 درجة. كما يصل مؤشر التنشيط إلى 100%.
(3) يمكن لتعديل سطح JN-114 وDL-411 تحسين قوة تأثير مركبات PP بشكل فعال. عندما تكون كمية الإضافة 20%، تتمتع المادة المركبة بأعلى قوة تأثير. هذه القوة أكبر بمقدار 38.87% و41.97% من قوة PP النقي.
الصيغة 5: مقارنة تأثيرات التعديل الرطب لستيرات الصوديوم وعامل اقتران الألومينات
المعدل: عامل ربط الألومينات DL-411 وستيرات الصوديوم.
طريقة التعديل:
(1) لصنع عامل ربط الألومينات DL-411 المعدل لكربونات الكالسيوم الثقيلة، اتبع الخطوات التالية:
- وزن 30 جرام من كربونات الكالسيوم الثقيلة ووضعها في زجاجة تفاعل سعة 250 مل.
- أضف القليل من الماء والإيثانول، ثم حرك حتى تحصل على خليط معلق.
- سخني الخليط.
- قم بإذابة عامل ربط الألومينات في كمية مناسبة من الإيثانول اللامائي وقم بتفريقه باستخدام منظف بالموجات فوق الصوتية.
- بمجرد أن تصل درجة الحرارة إلى المستوى المطلوب، أضف محلول الألومينات الكحولي إلى تعليق كربونات الكالسيوم الثقيلة.
- قم بالتقليب لمدة من الوقت حتى يحدث التفاعل.
- بعد الانتهاء من التفاعل، اغسل المنتج عدة مرات بالإيثانول.
- يتم ترشيحه وفصله ثم تجفيفه تحت الفراغ عند درجة حرارة 50 مئوية لمدة 24 ساعة للحصول على المنتج النهائي: عامل ربط الألومينات كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة.
(2) ستيرات الصوديوم المعدلة بكربونات الكالسيوم الثقيلة:
- قم بوزن 30 جرامًا من كربونات الكالسيوم الثقيلة في زجاجة تفاعل سعة 250 مل.
- أضف الماء والإيثانول، ثم حرك حتى تحصل على خليط ناعم.
- قم بتسخين الخليط حتى يصل إلى درجة الحرارة المطلوبة.
- بعد ذلك، قم بإضافة جزيئات ستيرات الصوديوم الصلبة إلى المعلق وحركها لبعض الوقت.
- بمجرد الانتهاء من التفاعل، اغسل المنتج بالماء والإيثانول.
- قم بتصفية الخليط وفصله، ثم قم بتجفيفه في المكنسة الكهربائية على درجة حرارة 50 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.
- تؤدي هذه العملية إلى إنتاج كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بستيرات الصوديوم.
الاختبار والتوصيف:
- قيمة امتصاص الزيت
- حجم الترسيب
- زاوية الاتصال
- اختبار أداء مركبات كربونات الكالسيوم / البولي بروبلين.
تأثير التعديل:
أفضل الظروف لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة 1250 شبكة مع ستيرات الصوديوم هي:
- درجة الحرارة: 25 درجة مئوية
- النسبة: م (كربونات الكالسيوم): م (الإيثانول): م (الماء) = 3:1.5:3
- ستيرات الصوديوم إلى كتلة كربونات الكالسيوم الثقيلة: 3.0%
- سرعة التحريك: 400 دورة/دقيقة
- مدة التحريك: 40 دقيقة
مع هذه الإعدادات، تنخفض قيمة امتصاص الزيت وحجم الترسيب بنحو 50%. تصل زاوية التلامس إلى 129.2 درجة.
الطريقة الأفضل لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة باستخدام عامل ربط الألومينات DL-411 هي كما يلي:
- درجة حرارة التعديل: 25 درجة مئوية
- نسبة الخلط: م (كربونات الكالسيوم): م (الإيثانول): م (الماء) = 3: 1.5: 3
- نسبة الوكيل: كتلة عامل ربط الألومينات/كربونات الكالسيوم الثقيلة = 2.0%
- نسبة ثلاثي إيثيل أمين: كتلة ثلاثي إيثيل أمين/كربونات الكالسيوم = 0.5%
- سرعة التحريك: 300 دورة/دقيقة
- وقت التحريك: 2 دقيقة
عند مقارنتها بكربونات الكالسيوم غير المعدلة، تظهر كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة ما يلي:
- انخفاض قيمة امتصاص الزيت: 47.0%
- انخفاض حجم الترسيب: 45.8%
- زاوية الاتصال: 136.3 درجة
إن الكمية المثلى لملء كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بستيرات الصوديوم في البولي بروبلين هي 20%. وبالمقارنة مع مادة البولي بروبلين الخام، فإن الاستطالة عند الكسر وقوة التأثير تزداد بمقدار 12.5% و15.7%. إن أفضل كمية لملء كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بالألومينات في البولي بروبلين هي 30%. وهذا يزيد من الاستطالة عند الكسر بمقدار 15.0% وقوة التأثير بمقدار 16.0%.
الصيغة 6: مقارنة تأثيرات التعديل الرطب لستيرات الصوديوم وعامل الاقتران
معدِّل: ستيرات الصوديوم، γ-كلورو بروبيل ترييثوكسي سيلان (KH-550)، عامل ربط التيتانات TC114.
طريقة التعديل: وزن 200 جرام من كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المجففة. ضعها في دورق ذو قاع مستدير. قم بتشتيتها مع 300 جرام من الإيثانول اللامائي. قم بالتسخين والتقليب في حمام مائي عند 80 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. ثم أضف 2.5% من كتلة المسحوق من مساعد التعديل. استمر في التفاعل في نفس الظروف لمدة 60 دقيقة. بعد ذلك، قم بترشيحها وغسلها وتجفيفها وهي ساخنة للحصول على مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعدلة.
الاختبار والتوصيف:
- مطيافية الأشعة تحت الحمراء باستخدام تحويل فورييه
- التحليل الوزني الحراري
- تحليل حجم الجسيمات
تقوم هذه الطرق بتقييم خصائص مواد مطاط السيليكون RTV.
تأثير التعديل:
تظهر البيانات الرومولوجية أن كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعدلة تتشتت جيدًا في مطاط السيليكون. وهذا أفضل من كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة غير المعدلة. كما أن لديها توافقًا محسّنًا مع الغرويات. تفتقر كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة إلى تأثير التعزيز النانوي في الحجم. وهذا يضعف التفاعل بين كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعالجة بالسطح (TC114 وستيرات الصوديوم) ومطاط السيليكون. ونتيجة لذلك، ينخفض أداء مطاط السيليكون بعد الفلكنة مقارنة باستخدام كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة غير المعدلة. يحتوي KH-550 على مجموعات أمينية وألكوكسي. وبسبب هذا، فإن كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة المعالجة بـ KH-550 تتشتت جيدًا في مطاط السيليكون. كما أنها تشكل روابط كيميائية مع المطاط. ونتيجة لذلك، يُظهر مطاط السيليكون RTV خصائص ميكانيكية ممتازة.
الصيغة 7: مقارنة تأثيرات التعديل الجاف للمواد الخافضة للتوتر السطحي وزيت السيليكون وما إلى ذلك.
معدِّل: بولي إيثيلين جليكول-200، وداي إيثيلين جليكول، وثلاثي إيثانول أمين، وزيت السيليكون الأميني-804.
طريقة التعديل: استخدم طريقة التعديل الجاف. قم بوزن 100 جرام من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل وضعه في قارورة ثلاثية الرؤوس. ضع هذه القارورة في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة. ابدأ في تحريك الخليط باستخدام المحرك الكهربائي. عندما تصل درجة الحرارة إلى 95 درجة مئوية، أضف معدِّل السطح مع التحريك. استمر في التحريك والتفاعل عند 95 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة بعد الإضافة. سيعطيك هذا مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل المعدل. بمجرد أن يبرد المسحوق المعدل، خذ عينات للاختبار والتشخيص.
الاختبار والتوصيف: قيمة امتصاص الزيت، طيف الأشعة تحت الحمراء، التحليل الوزني الحراري.
تأثير التعديل:
ترتيب تعديلات السطح الأربعة التي تقلل من امتصاص الزيت لحشو كربونات الكالسيوم الثقيلة هو كما يلي: زيت أمينوسيليكون-804> بولي إيثيلين جلايكول-200> ثلاثي إيثانول أمين> ثنائي إيثيلين جلايكول. أيضًا، يُظهر نفس التعديل قيم امتصاص زيت مختلفة بناءً على جرعته. عادةً، تعني الجرعة الأكبر من التعديل قيمة امتصاص زيت أقل. ترتبط جميع التعديلات كيميائيًا بمجموعة الهيدروكسيل الموجودة على مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة. عند استخدام زيت أمينوسيليكون-804 عند 1.00%، يمكن أن تصل قيمة امتصاص الزيت للعينة المعدلة إلى 0.115 مل/جم. يُظهر التحليل الوزني الحراري أن العينة المعدلة تتمتع بأفضل استقرار حراري. تبلغ درجة حرارة التحلل الحراري 325 درجة مئوية.
الصيغة 8: مقارنة بين تأثيرات التعديل لعامل الربط والمادة الخافضة للتوتر السطحي
تتضمن التعديلات ما يلي:
- عامل ربط الألومينات (DL-411)
- عامل ربط التيتانات (NDZ-201)
- عامل ربط السيلان (KH-550)
- حمض الستياريك (SA)
- كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS)
- حمض الجلوتاميك
- فوسفات هيكساديسيل (PO16)
- فوسفات أوكتاديسيل (PO18)
- المواد الخافضة للتوتر السطحي هيكساديسيل ثلاثي ميثيل بروميد الأمونيوم (CTAB)
المعدلات المركبة هي عامل ربط الألومينات (DL-411) وكبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS).
طريقة التعديل: التعديل الجاف والتعديل الرطب.
يتضمن الاختبار والتوصيف ما يلي:
- معدل التنشيط
- قيمة امتصاص الزيت
- تحليل الأشعة تحت الحمراء
- حجم الجسيمات
- محرك البحث الإلكتروني
يركز هذا على أداء مادة PBAT/كربونات الكالسيوم المعدلة المركبة.
تأثير التعديل:
(1) عندما كان محتوى عوامل الربط الثلاثة DL-411 وNDZ-201 وKH-550 1.5% وكانت طريقة التعديل هي التعديل الرطب، كان لكربونات الكالسيوم المعدلة أفضل تأثير. كان سطح كربونات الكالسيوم محبًا للدهون، وتحسنت قابلية التشتت، وانخفض متوسط حجم الجسيمات.
(2) بين المواد الستة الخافضة للتوتر السطحي، عندما كان محتوى SA وSDS وPO16 هو 3%، كان تأثير التعديل على كربونات الكالسيوم هو الأفضل، مما أدى بنجاح إلى تغيير سطح كربونات الكالسيوم من محب للماء إلى كاره للماء، وتم تقليل متوسط حجم الجسيمات، وتم تحسين قابلية التشتت.
(3) تم تعديل كربونات الكالسيوم بواسطة عامل الربط DL-411 والمادة الخافضة للتوتر السطحي SDS.
أفضل تأثير تعديل على كربونات الكالسيوم حدث في ظل هذه الظروف:
- نسبة التعديل المركبة (DL:SDS) 3:2
- مدة رد الفعل 40 دقيقة
- درجة حرارة التفاعل 80 درجة مئوية
- كمية التعديل المركبة 3%
بالمقارنة مع معدِّل واحد، فإن التأثير التآزري بين DL-411 وSDS يجعل المعدِّل المركب يتمتع بتأثير تعديل أفضل على كربونات الكالسيوم.
الصيغة 9: مقارنة تأثيرات التعديل الجاف للمواد الخافضة للتوتر السطحي وحمض الستياريك وعامل الربط وزيت السيليكون
معدِّل:
- مادة تعديل السطح الجديدة JST-9001 (مادة تعديل مركبة من نوع بولي أوكسي إيثيلين إيثر)
- JST-9002 (معدل مركب من نوع الفوسفات)
- JST-9003 (معدل مركب من نوع بولي أوكسي إيثيلين إيثر)
- جيه اس تي-900
طريقة التعديل: وزن 100 جرام من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة. ضعه في قارورة ثلاثية الرقاب سعة 500 مل. اضبط حمام الماء بدرجة حرارة ثابتة على درجة الحرارة المطلوبة. اضبط المحرك الكهربائي بشاشة رقمية ليعمل بسرعة (1300±50) دورة/دقيقة. ثم أضف المعدِّل قطرة قطرة على كربونات الكالسيوم الثقيلة في القارورة. تأكد من إضافته بسرعة معتدلة، ليست سريعة جدًا ولا بطيئة جدًا. بعد إضافة المعدِّل، أغلق القارورة ثلاثية الرقاب وابدأ في ضبط التوقيت. بعد فترة زمنية معينة، أوقف تشغيل الجهاز وانتظر حتى تبرد العينة، وأخرجها وأغلقها في كيس محكم الغلق.
يتضمن الاختبار والتوصيف ما يلي:
- قيمة امتصاص الزيت
- مؤشر التنشيط
- استقرار تشتت الطور الزيتي
- زاوية اتصال الماء
- طيف الأشعة تحت الحمراء (FTIR)
- التحليل الوزني الحراري (TG).
تأثير التعديل:
تعمل JST-9001 وJST-9003، جنبًا إلى جنب مع حمض الستياريك وألومينات F-2، بشكل أفضل من JST-9002 وJST-9004 وزيت السيليكون الهيدروكسي وزيت السيليكون الأميني 585C. توفر تعديلًا أكثر فعالية لكربونات الكالسيوم الثقيلة. يمكن للمعدِّلات الجديدة JST-9001 وJST-9003 تحقيق تأثيرات تعديل أفضل من حمض الستياريك وألومينات F-2 عند جرعة معدِّل منخفضة (0.50%).
تبلغ قيم امتصاص الزيت لعينات كربونات الكالسيوم الثقيلة C525 المعدلة بواسطة JST-9001 وJST-9003 0.11 مل/جم و0.10 مل/جم على التوالي. ومؤشرات التنشيط الخاصة بها هي 98.77% و99.19%. ومعدلات تغير العكارة هي 4.06% و5.30%. وزوايا التلامس مع البلل هي 154.2 درجة و151.4 درجة.
بالنسبة لعينات كربونات الكالسيوم الثقيلة 00، فإن قيم امتصاص الزيت هي 0.14 مل/جم و0.15 مل/جم. ومؤشرات التنشيط الخاصة بها هي 89.73% و93.77%. ومعدلات تغير العكارة هي 16.04% و9.59%. وزوايا التلامس مع البلل هي 91.9 درجة و87.7 درجة.
باستخدام الجرعة الصحيحة، ارتبطت المجموعات المحبة للماء في JST-9001 وJST-9003 بـ —OH على سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة. أدى هذا إلى إنشاء طبقة من جزيئات التعديل على جزيئات كربونات الكالسيوم. تغيرت خصائص سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة من محبة للماء إلى كارهة للماء. كما انخفضت قيمة امتصاص الزيت بشكل كبير.
الصيغة 10: تعديل مركب عامل اقتران حمض الستياريك مع التيتانات (طحن الكرات الرطبة)
معدِّل: يتم استخدام حمض دهني وعامل ربط التيتانات كمعدِّلات مركبة، ويتم استخدام الإيثانول اللامائي كمشتت.
طريقة التعديل: وزن 15.0 جرام من مسحوق الكالسيوم الثقيل وإضافته إلى مطحنة الكرةبعد ذلك، قم بوزن كمية محددة من حمض الستياريك وعامل ربط التيتانات بناءً على نسبة الكتلة. أضف هذه إلى مطحنة الكرات أيضًا. ثم صب الإيثانول اللامائي حتى يتم تغطية المسحوق تمامًا. أخيرًا، ابدأ مطحنة الكرات لتعديل مسحوق الكالسيوم الثقيل. يوضع المسحوق المعدل في فرن تجفيف ويجفف عند 80 درجة مئوية، ويبرد إلى درجة حرارة الغرفة، ويطحن للحصول على المنتج المعدل.
الاختبار والتوصيف: درجة التنشيط، قيمة امتصاص الزيت، حجم الترسيب، حجم الجسيمات.
تأثير التعديل:
بعد اختبار عوامل مختلفة وإجراء تجربة متعامدة، وجدنا أفضل عملية للتعديل. الظروف المثلى هي:
- وقت طحن الكرات: 1.5 ساعة
- سرعة طحن الكرات: 350 دورة/دقيقة
- جرعة التعديل: 2.0%
- نسبة التعديل: 1:3
يعمل مسحوق الكالسيوم الثقيل المعدل بشكل أفضل من المسحوق غير المعدل. فهو يتمتع بتنشيط أفضل وامتصاص أقل للزيت وحجم ترسيب أقل وحجم جسيمات أصغر. وبشكل عام، يُظهر التعديل نتائج جيدة. مع العملية المُحسَّنة، يُظهر مسحوق الكالسيوم الثقيل المعدل درجة تنشيط تبلغ 99.4%. وتبلغ قيمة امتصاص الزيت 14.27 جرام لكل 100 جرام من المسحوق. ويبلغ حجم الترسيب 1.08 مل/جرام، ويبلغ حجم الجسيمات D50 1.58 ميكرومتر.
الصيغة 11: تعديل مركب عامل اقتران حمض الستياريك مع التيتانات (الطريقة الجافة)
معدِّل: حمض دهني، عامل ربط التيتانات.
طريقة التعديل: وزن كمية معينة من كربونات الكالسيوم الثقيلة المجففة ووضعها في خزان التحريك. بعد ذلك، ضع الخزان في حمام مائي بدرجة حرارة مناسبة. ثم أضف كمية محددة من حمض دهني. استخدم موزع عالي السرعة لخلط كربونات الكالسيوم جيدًا. بعد ذلك، أضف عامل اقتران ثنائي (دي أوكتيل أوكسي بيروفوسفات) إيثيلين تيتانات. أخيرًا، قم بتشتيت الخليط بسرعة عالية للحصول على كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة. تم تركيبه مع راتنج الإيبوكسي لإعداد مادة مركبة من كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة/راتنج الإيبوكسي.
يتضمن الاختبار والتوصيف ما يلي:
- التحليل الوزني الحراري
- مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة
- حيود الأشعة السينية
- المجهر الإلكتروني
- أداء منتج راتنج الإيبوكسي
عندما يشكل حمض الستياريك 1.5% من كتلة كربونات الكالسيوم الثقيلة، يكون وقت التعديل 20 دقيقة. بالنسبة لتيتانات، عند 2.0% من الكتلة، يكون وقت التعديل 10 دقائق فقط. في هذه الظروف، تتمتع المادة المركبة بأفضل خصائص الشد عند 10.2 ميجا باسكال. كما تظهر أقل قيمة لامتصاص الزيت. ظل شكل بلورة كربونات الكالسيوم الثقيلة كما هو بعد تعديلها بحمض الستياريك والتيتانات وراتنج الإيبوكسي. كما ارتبط معدل المركب جيدًا بسطحه. تتمتع جزيئات كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بتشتت جيد وترابط قوي مع راتنج الإيبوكسي.
الصيغة 12: تعديل مركب حمض الأوليك وعامل الاقتران
المعدلات:
- عامل ربط الألومينات (DL-411)
- عامل ربط بولي سيلوكسان معدّل بالألكيل (FD-1106)
- حمض الستياريك (SA)
- حمض الأوليك (OA)
طريقة التعديل:
(1) التعديل الرطب: قم بوزن 10 جرام من كربونات الكالسيوم الثقيلة وضعها في كأس 250 مل. ثم أضف 50 جرامًا من الماء و50 جرامًا من الإيثانول. قلّب جيدًا لتكوين معلق وقم بتسخينه إلى 80 درجة مئوية. بعد ذلك، قم بإذابة المعدِّل في بعض الإيثانول. استخدم منظفًا بالموجات فوق الصوتية لتشتيته لمدة 10 دقائق. بمجرد وصول درجة الحرارة إلى المستوى المحدد، أضف المحلول المعدل إلى الكأس مع كربونات الكالسيوم الثقيلة. قلّب لبعض الوقت. اغسل الخليط بالماء والإيثانول بعد التفاعل. ثم جففه بالمكنسة الكهربائية عند 60 درجة مئوية لمدة 12 ساعة. سيعطيك هذا كربونات الكالسيوم المعدلة.
(2) التعديل الجاف: أولاً، أضف مسحوق كربونات الكالسيوم إلى خلاط عالي السرعة. ثم قم بتسخين المسحوق إلى 80 درجة مئوية. أخيرًا، قم برش المعدِّل للحصول على كربونات الكالسيوم المعدلة.
(3) التعديل المركب: قم بوزن 500 جرام من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل وحركه في خلاط عالي السرعة، وقم بتسخينه حتى 120 درجة مئوية. في الخلاط عالي السرعة، قم برش بعض من مُعدِّل سطح الضباب FD-1106 وOA. ثم قم بالخلط والتحريك لمدة زمنية محددة. يؤدي هذا إلى إنشاء مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل المعدل بواسطة المُعدِّل المركب.
الاختبار والتشخيص: تحديد معدل التنشيط، اختبار قيمة امتصاص الزيت وتحليل حجم الجسيمات.
تأثير التعديل:
(1) عندما تكون كمية إضافة تعديلات السطح الأربعة DL-411 وSA وFD-1106 وOA 1.5% و1.0% و1.5% و1.0% من كتلة كربونات الكالسيوم الثقيلة على التوالي، يكون تأثير التعديل هو الأفضل. تنتشر جزيئات كربونات الكالسيوم المعدلة بشكل أفضل وتنشط بشكل أسرع. كما تنخفض قيمة امتصاص الزيت.
(2) يكون تأثير التعديل الرطب أكثر وضوحًا نسبيًا، ولكن عملية التعديل الجاف أبسط وأسهل في التشغيل ويمكنها توفير التكاليف إلى حد أكبر. لذلك، يعد التعديل الجاف أكثر ملاءمة للإنتاج الصناعي.
(3) أثبتت نتائج اختبار الأشعة تحت الحمراء لكربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة الأربعة أن كربونات الكالسيوم الثقيلة تم تعديلها بنجاح بواسطة المعدل. أظهر تحليل حجم الجسيمات أن الحجم المتوسط لكربونات الكالسيوم الثقيلة انخفض كثيرًا بعد استخدام أربعة معدِّلات. من بينها، أنتجت OA أكبر حجم متوسط للجسيمات عند 23.6%، بينما بلغ معدل التنشيط 98.8%.
(4) تم اختيار عامل اقتران بولي سيلوكسان معدل بالألكيل (FD-1106) وOA لإجراء تعديل التجميع الذاتي المركب لكربونات الكالسيوم. عندما كانت نسبة معدل المركب (FD-1106: OA) 1:1، حدث أفضل تعديل لكربونات الكالسيوم. لقد حققنا ذلك بإضافة 1% من معدل المركب. استغرق التفاعل 10 دقائق عند 110 درجة مئوية. كان متوسط حجم جسيمات كربونات الكالسيوم المعدلة 8.45 ميكرومتر. بالإضافة إلى ذلك، وصل معدل التنشيط إلى 99.6%. يعطي ملء كربونات الكالسيوم 30% في PBAT / PLA أفضل الخصائص الميكانيكية للفيلم المركب. تبلغ قوى الشد 19.37 ميجا باسكال في الاتجاه العرضي و 29.67 ميجا باسكال في الاتجاه الطولي. في هذا الوقت، يكون الفيلم المركب مادة كارهة للماء بزاوية كارهة للماء تبلغ 95 درجة.
الصيغة 13: تعديل المعدل المركب القائم على الماء
المعدل: بولي إيثيلين جلايكول-300 (PEG-300)، كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) وستيرات الصوديوم.
طريقة التعديل:
- وزن 500 جرام من كربونات الكالسيوم الثقيلة.
- وزن 10 جرام من المعدل المركب.
- قم بقياس 7 مل من الماء النقي.
- قم بتسخينها في حمام مائي على درجة حرارة 80 درجة مئوية.
يؤدي هذا إلى إنشاء محلول معدِّل مركب مائي للاستخدام لاحقًا.
ضع مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل في خلاط عالي السرعة. سخنه إلى 100-110 درجة مئوية. بعد ذلك، أضف ببطء محلول المعدِّل المائي. اخلط بسرعة عالية لمدة 5 دقائق. ثم توقف عن التقليب وافتح غطاء الخلاط. اترك الماء يتبخر لمدة 10 دقائق. أخيرًا، اخلط بسرعة عالية لمدة 20 دقيقة أخرى. تظل درجة حرارة المادة بين 100 و110 درجة مئوية أثناء العملية. هذا يضمن حصولنا على مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل المنشط.
الاختبار والتشخيص: قيمة امتصاص الزيت، وحجم الترسيب، ومورفولوجيا السطح، وأداء المواد المركبة من البولي بروبلين/كربونات الكالسيوم الثقيلة.
تأثير التعديل:
عندما تكون نسبة الكتلة لـ PEG-300 وSDS وستيرات الصوديوم 6:2:2، يكون تعديل السطح أكثر فعالية. تنخفض قيمة امتصاص الزيت لمسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة من 32.7 مل/100 جرام إلى 15.5 مل/100 جرام. كما ينخفض حجم الترسيب من 4.1 مل/جرام إلى 1.0 مل/جرام. يحتوي مركب كربونات الكالسيوم الثقيلة القائم على الماء على جزيئات صغيرة. إنه يوفر قابلية تشتت أعلى وأداء تبلور أفضل. يعمل معدل المركب القائم على الماء بشكل أفضل من حمض دهني. عندما نضيف المزيد من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة، تتغير أيضًا الخصائص الميكانيكية لمركب PP/كربونات الكالسيوم الثقيلة. تتحسن أولاً ثم تنخفض. يحدث أفضل أداء عندما يكون الكسر الكتلي 30%. تصل قوة الانحناء إلى 45.75 ميجا باسكال وتصل قوة الشد إلى 32.58 ميجا باسكال.
الصيغة 14: التعديل الجاف لمستحلب البوليمر
معدِّل: مستحلب البوليمر.
طريقة التعديل: ضع كربونات الكالسيوم في الفرن وجففها عند درجة حرارة 110 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. قم بوزن كمية معينة من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة الجافة بعد إزالة الرطوبة. ثم أضفها إلى قارورة ثلاثية الرؤوس. ضعها في حمام مائي عند درجة حرارة 80 درجة مئوية وحركها كهربائيًا بسرعة 500 دورة في الدقيقة. أضف مستحلب البوليمر إلى القارورة ثلاثية الرؤوس وحركها كهربائيًا لمدة 50 دقيقة. قم بتبريد المادة وتفريغها للحصول على كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة.
الاختبار والتوصيف: معدل التنشيط، FT-IR، XRD، SEM، جهد زيتا.
تأثير التعديل: عند 80 درجة مئوية، وبعد 50 دقيقة، وبسرعة 500 دورة/دقيقة، يصل كربونات الكالسيوم المعدلة إلى معدل تنشيط 90.8%. يستخدم هذا مستحلب بوليمر 3% يعتمد على وزن كربونات الكالسيوم الثقيلة Xianfeng. يُظهر هذا تأثير تعديل جيد. تميزت كربونات الكالسيوم بـ FT-IR وXRD وSEM وإمكانية زيتا. تُظهر النتائج أننا نجحنا في تطعيم مستحلب البوليمر على سطح كربونات الكالسيوم. تتحرك ذروة حيود كربونات الكالسيوم المعدلة إلى زاوية أعلى. ومع ذلك، لا يغير مستحلب البوليمر شكل بلورة كربونات الكالسيوم. ترتفع إمكانية زيتا لكربونات الكالسيوم المعدلة من 14.1 مللي فولت إلى 29.8 مللي فولت. يصبح حجم الجسيمات أصغر، مما يحسن قابلية التشتت.
الصيغة 15: تعديل ثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل
المعدل: ثنائي إستر حمض الطرطريك ديبالميتويل.
طريقة التعديل:
(1) تخليق ثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل: ابدأ بـ 10.3 جرام من حمض البالمتيك في دورق ذو قاع مستدير. ثم أضف ببطء 10 مل من كلوريد الثيونيل مع التحريك. سخن الخليط إلى 80 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، أو حتى يصبح المحلول صافيًا. قم بإزالة كلوريد الثيونيل الزائد باستخدام التبخير الدوار المفرغ. ثم أضف 5 مل من ميثيل تيرت بوتيل إيثر. استمر في التبخير الدوار حتى تحصل على كلوريد حمض البالمتيك البني المصفر. قم بإذابة كلوريد حمض البالمتيك في ثنائي كلورو الميثان.
ثم انقل هذا الخليط إلى قارورة ثلاثية الرقاب. بعد ذلك، أضف 16.8 مل من ثلاثي إيثيل أمين مع الاحتفاظ به في حمام ماء مثلج. قم بوزن 3.0 جرام من حمض الطرطريك، وقم بتسخينه وإذابته في الأسيتون، ثم قم بتقطيره في القارورة ثلاثية الرقاب. بعد الانتهاء، قم بتسخينه إلى درجة حرارة الغرفة وتفاعله طوال الليل. قم بترشيح وتبخير المحلول المرشح في الفراغ للحصول على مادة صلبة تشبه المعجون. ثم قم بإعادة بلورته مرتين باستخدام الأسيتون. أخيرًا، جففه للحصول على مادة صلبة بيضاء، وهي ثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل، المنتج المستهدف.
(2) تعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة: وزن بعض مسحوق كربونات الكالسيوم. أضف الماء وحركه لعمل عجينة. ثم ضعه في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة. سخنه مع التحريك بسرعة 450 دورة في الدقيقة. سخن إلى درجة الحرارة المناسبة. ثم أضف الكسر الكتلي الصحيح للمعدِّل. حرك وتفاعل عند درجة حرارة ثابتة لمدة زمنية محددة. قم بالتصفية والتجفيف والطحن إلى حجم جسيم <250 ميكرومتر للحصول على منتج معدَّل من كربونات الكالسيوم.
الاختبار والتوصيف: قيمة امتصاص الزيت، حجم الترسيب، درجة التنشيط.
تأثير التعديل:
لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة (10 ميكرومتر) باستخدام ثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل، استخدم هذه الظروف المثالية: جرعة معدل 2.0%، و55 دقيقة من وقت التعديل، ودرجة حرارة 60 درجة مئوية.
وفي ظل هذه الظروف، أظهرت كربونات الكالسيوم المعدلة تغييرات ملحوظة:
- انخفضت قيمة امتصاص الزيت من 0.2780 مل/جم إلى 0.2039 مل/جم.
- انخفض حجم الترسيب من 1.3 مل/جم إلى 0.3 مل/جم.
- ارتفعت درجة التنشيط من 0% إلى 98.58%.
وتشير هذه النتائج إلى تأثيرات تعديل كبيرة.
يمتص كربونات الكالسيوم مع ثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل كمية أقل من الزيت ويكون حجم الترسيب أصغر. وهذا يختلف عن كربونات الكالسيوم التي تستخدم حمض الستياريك. ومع ذلك، فإن درجة تنشيطه أفضل. وهذا يوضح أن تأثير التعديل لثنائي إستر حمض الطرطريك ثنائي بالميتويل مع سلاسل كارهة للماء مزدوجة وأحماض ثنائية الكربوكسيل أفضل من تأثير حمض الستياريك أحادي السلسلة التقليدي.
الصيغة 16: التعديل الجاف لمحلول حمض الإليوستياريك المائي
المعدِّل: يعمل حمض الإليوستياريك كمادة خام. فهو يتفاعل مع أنهيدريد الماليك من خلال تفاعل ديلز-ألدر لتكوين أنهيدريد الإليوستياريك. ثم يتم تحليل هذا المركب لإنتاج هيدروليزات أنهيدريد الإليوستياريك ثلاثي الكربوكسيل، وهو معدِّل ذو نقاط عمل متعددة.
طريقة التعديل:
(1) تخليق هيدروليزات أنهيدريد العظم الإليوستياريك:
- أضف 20.0 جرامًا من حمض الإليوستياريك إلى قارورة ثلاثية الرقبة.
- سخنيها إلى درجة حرارة 65 درجة مئوية مع التحريك المستمر.
- ثم أضف 3.6 جرام من أنهدريد الماليك.
- بمجرد ذوبان أنهدريد الماليك، ارفع درجة الحرارة إلى حوالي 140 درجة مئوية.
- اتركها تتفاعل لمدة 90 دقيقة للحصول على أنهدريد إليوستياري لزج ذو لون بني-أصفر.
- بعد ذلك، قم بإذابة أنهيدريد العظم في القليل من الأسيتون لإنشاء محلول.
- أضف كمية مناسبة من الماء لتحليل الأنهيدريد.
- اتركها في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة للحصول على محلل أنهيدريد إليوستياريك.
(2) التعديل الجاف لكربونات الكالسيوم الثقيلة:
- ابدأ بـ 100 جرام من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة.
- ضعيه في موزع عالي السرعة.
- سخنيها إلى 50 درجة مئوية.
- ثم قم بإضافة كمية محددة من محلول الأسيتون المحتوي على أنهيدريد حمض الإليوستياريك المائي.
- اخلطي وحركي لمدة 15 دقيقة.
- بعد ذلك قومي بتجفيفه حتى يصبح كتلة ثابتة.
- أخيراً
الاختبار والتشخيص: درجة التنشيط، وقيمة امتصاص الزيت، وزاوية التلامس، واللزوجة، وإعداد مادة مركبة من كربونات الكالسيوم/PVC لاختبار الأداء.
تأثير التعديل:
أفضل تعديل لكربونات الكالسيوم يستخدم 1.5% من حمض إليوستياريك أنهيدريد هيدروليزات. وينتج عن هذا درجة تنشيط تبلغ 83.40%. كما يقلل من قيمة امتصاص الزيت إلى 28.29 مل/100 جرام ويخفض اللزوجة بمقدار 46.36%. وتبلغ زاوية ملامسة الماء 99 درجة. ويعزز ملء كربونات الكالسيوم المعدلة في بولي كلوريد الفينيل قوة التأثير المسننة للمركب. وترتفع من 8.455 كيلوجول/م² إلى 10.216 كيلوجول/م². كما تزداد الاستطالة عند الكسر، من 16.12% إلى 24.52%. ويتمتع كربونات الكالسيوم المعدلة بتأثير تقوية على مادة بولي كلوريد الفينيل.
الصيغة 17: تعديل Span60
المعدل: أحادي ستيرات السوربيتان (Span60).
طريقة التعديل:
قم بوزن كمية معينة من مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة المجففة. ثم قم بقياس نفس الكمية لحبيبات الطحن بالكرات. بعد ذلك، ضع كليهما في مطحنة كرات نظيفة وجافة، باتباع نسبة الكرة إلى المادة. قم بوزن الكمية المطلوبة من المعدِّل. قم بإذابتها في الإيثانول اللامائي. بعد ذلك، صب الخليط في مطحنة الكرات. ابدأ تشغيل مطحنة الكرات لبدء التعديل. بعد طحن الكرات، قم بإزالة الملاط. ثم ضعه في فرن تجفيف عند 80 درجة مئوية. بمجرد تجفيفه، قم بتبريده إلى درجة حرارة الغرفة. أخيرًا، قم بطحنه للحصول على عينة من مسحوق الكالسيوم الثقيل المعدل.
الاختبار والتوصيف: التنشيط، حجم الترسيب، قيمة امتصاص الزيت، حجم الجسيمات.
تأثير التعديل:
بعد التعديل، يزداد تنشيط سطح مسحوق الكالسيوم الثقيل. ينخفض حجم الترسيب وقيمة امتصاص الزيت وحجم الجسيمات. تم امتصاص المعدِّل Span60 بنجاح على سطح مسحوق الكالسيوم الثقيل. هذا يحسن خصائص سطح المسحوق. كمية المعدِّل لها التأثير الأكبر على تأثير التعديل. بعد ذلك تأتي نسبة الكرة إلى المادة. بعد ذلك، يلعب وقت طحن الكرة وسرعة طحن الكرة أيضًا دورًا مهمًا.
أفضل الظروف للتعديل هي:
- سرعة طحن الكرات: 300 دورة/دقيقة
- وقت طحن الكرات: 1.5 ساعة
- نسبة الكرة إلى المادة: 8:1
- جرعة التعديل: 2.0%
في ظل هذه الظروف، تصل درجة تنشيط مسحوق الكالسيوم الثقيل المعدل إلى 99.2%.
الصيغة 18: تعديل بلمرة أسيتات البولي فينيل
المعدل: أسيتات البولي فينيل.
طريقة التعديل:
(1) التعديل المباشر لأسيتات البولي فينيل: قم بتسخين خليط كربونات الكالسيوم الثقيل المطحون إلى درجة حرارة 90 درجة مئوية. ثم أضف أسيتات البولي فينيل المبلمرة مع التحريك بسرعة. قم بالتقليب عند درجة حرارة 90 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة لإنهاء التعديل.
(2) تعديل البلمرة في الموقع لأسيتات البولي فينيل. امزج كحول البولي فينيل مع دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم في ملاط كربونات الكالسيوم الثقيل الأرضي. سخن الملاط إلى 90 درجة مئوية. ثم قم بتشغيل المستحلب لإذابة كحول البولي فينيل بالكامل. أخيرًا، اتركه يبرد. قم بتبريد الخليط إلى 68-70 درجة مئوية. ثم أضف OP-10 و 30% من إجمالي أسيتات الفينيل. قلّب لمدة 20 دقيقة. بعد ذلك، أضف 0.5% بيرسلفات البوتاسيوم بناءً على إجمالي أسيتات الفينيل. اتركه يتفاعل لمدة 30 دقيقة. أضف ببطء أسيتات الفينيل المتبقية و 0.5% بيرسلفات البوتاسيوم الأخرى. حافظ على درجة حرارة 68-70 درجة مئوية أثناء إضافة أسيتات الفينيل. بعد إضافة كل أسيتات الفينيل، ارفع درجة الحرارة إلى 90-95 درجة مئوية. بعد ذلك، استخدم محلول بيكربونات الصوديوم 10% لضبط الرقم الهيدروجيني إلى 6-7 حتى ينتهي التفاعل ويكتمل التعديل.
(3) تعديل حمض دهني. يتم تسخين ملاط كربونات الكالسيوم الثقيلة المطحون إلى 90 درجة مئوية، ويضاف حمض دهني ساخن ومذاب تحت التحريك عالي السرعة. يتم الحفاظ على درجة الحرارة وتحريكها لمدة ساعة لإكمال التعديل. تجفيف وتجفيف وسحق كربونات الكالسيوم الثقيلة: استخدم جهاز الطرد المركزي لتجفيف ملاط كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدل. تخلق هذه العملية كعكة مرشحة من كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة. توضع كعكة المرشح في فرن وتجفف عند 110 درجة مئوية حتى يصبح محتوى الرطوبة في كعكة المرشح أقل من 0.3%، وهو ما يعتبر مكتملًا. توضع كعكة المرشح المجففة في مطحنة نفاثة للسحق والغربلة. المسحوق الذي يتم الحصول عليه بعد السحق والغربلة هو مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل المستخدم في حبيبات البولي فينيل كلوريد.
الاختبار والتوصيف: اختبار الوزن الحراري، اختبار طيف الأشعة تحت الحمراء، اختبار أداء PVC.
تأثير التعديل:
تحتاج عجينة كربونات الكالسيوم إلى تفاعل بلمرة. يساعد هذا على التصاق أسيتات البولي فينيل بسطح كربونات الكالسيوم.
يساعد كربونات الكالسيوم المعدلة باستخدام أسيتات البولي فينيل على بقاء منتجات البولي فينيل كلوريد أقرب إلى لون كربونات الكالسيوم الثقيلة الأصلي. وهذا أفضل من كربونات الكالسيوم المعدلة باستخدام حمض الستياريك. يقلل أسيتات البولي فينيل من الاحتكاك بين كربونات الكالسيوم وراتينج البولي فينيل كلوريد. كما أنه يقلل من لزوجة الذوبان ويمنع راتينج البولي فينيل كلوريد من الانهيار أثناء عملية التليين.
تتمتع كربونات الكالسيوم المعدلة باستخدام أسيتات البولي فينيل بخواص ميكانيكية أفضل في مواد البولي فينيل كلوريد. وهذا صحيح عند مقارنتها بالتعديل باستخدام حمض الستياريك. ويرجع هذا بشكل أساسي إلى أن أسيتات البولي فينيل تساعد كربونات الكالسيوم على الامتزاج جيدًا مع راتنج البولي فينيل كلوريد وتضيف إليه الإيلاستومرات.
يبدو كربونات الكالسيوم المعدلة بأسيتات البولي فينيل (البلمرة الموضعية) أفضل في الأجزاء الملونة المصبوبة بالحقن من البولي فينيل كلوريد مقارنة بكربونات الكالسيوم المعدلة بحمض دهني. ويرجع هذا إلى حقيقة أن أسيتات البولي فينيل تساعد في حل مشكلة التوافق بين كربونات الكالسيوم الثقيلة وراتينج البولي فينيل كلوريد.
الصيغة 19: تعديل طلاء النشا
المعدل: النشا هو المعدل الرئيسي، وستيرات الصوديوم وسداسي ميتافوسفات الصوديوم هي عوامل مساعدة.
طريقة التعديل:
يستخدم النشا البوليمري الطبيعي كمعدِّل. أولاً، نخلط النشا وكربونات الكالسيوم الثقيلة بالتساوي. ثم نحضِّرهما في معلق بنسبة وتركيز مناسبين. ثم نحرك الخليط ونسخنه إلى 95 درجة مئوية. بعد فترة، نضيف كمية معينة من محلول ستيرات الصوديوم. يمر نشا الخليط بتفاعل مركب لفترة زمنية محددة. تساعد هذه العملية على تحقيق المستوى المطلوب من كراهية الماء. بعد فترة من التفاعل، يتم خفض درجة الحرارة لتحسين معدل استخدام النشا. بعد ذلك، نضيف بعض محلول سداسي ميتافوسفات الصوديوم. سيؤدي هذا إلى تشابك وترسيب النشا في الماء. يساعدنا هذا على استخدام النشا بشكل أكثر فعالية. كما أنه يعزز مقاومة القص للمركب على سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة.
يتضمن الاختبار والتوصيف ما يلي:
- بياض
- العتامة
- جهد زيتا
- حجم الجسيمات وتوزيعها
- الخصائص البصرية
- خصائص قوة الورق المملوء.
تأثير التعديل:
أفضل الظروف لكربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة هي:
- 1.5% هيكساميتافوسفات الصوديوم
- تركيز مزيج 20%
- 60 درجة مئوية لتفاعل الترسيب
- سرعة التحريك 200 دورة في الدقيقة.
يؤدي التعديل إلى خفض بياض وعتامة كربونات الكالسيوم الثقيلة. يتحول جهد زيتا من موجب إلى سالب. تحتوي كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة على جزيئات أكبر بحوالي ستة أضعاف من جزيئات كربونات الكالسيوم الثقيلة غير المعدلة. قوامها حوالي 1/11 من النوع غير المعدل. كما أن نطاق توزيع حجم الجسيمات أضيق.
مع نفس محتوى الرماد، يتمتع ورق حشو كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدل بأداء أقوى بكثير. قوة ربط الألياف في اتجاه Z أعلى بكثير من ورق حشو كربونات الكالسيوم الثقيلة غير المعدل. ورق حشو كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدل أقل بياضًا وأقل تعتيمًا من الإصدار غير المعدل. ومع ذلك، فإن الفرق ليس كبيرًا. مع زيادة كمية الحشو، يحتفظ كربونات الكالسيوم الثقيلة غير المعدلة بمزيد في البداية. بعد ذلك، يتولى كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة زمام المبادرة. بشكل عام، معدلات الاحتفاظ بها متشابهة. مع زيادة بولي أكريلاميد الكاتيون (CPAM)، يحتفظ كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة بأكثر من النوع غير المعدل في البداية. بعد ذلك، يصبح معدل الاحتفاظ لكربونات الكالسيوم الثقيلة غير المعدلة أعلى مرة أخرى. ومع ذلك، فإن معدلات الاحتفاظ الإجمالية لكلا النوعين متشابهة تمامًا. يمكن أن يؤدي تعديل النشا لكربونات الكالسيوم الثقيلة إلى تحسين تأثير الحجم لثنائي ألكيل كيتين (AKD) في الورق المملوء.
صيغة 20: عامل اقتران تيتانات ومعالجة الطحن المتكامل لتدفق الهواء
المعدِّل: عامل ربط تيتانات؛ وهو يشكل 50% من محلول المعدِّل. المذيب المستخدم هو الإيثانول اللامائي.
طريقة التعديل:
يتم اعتماد طريقة المعالجة المتكاملة لسحق تدفق الهواء وتعديل السطح. أولاً، أضف 1.5 كجم من جزيئات الكالسيوم الثقيلة إلى غرفة سحق تدفق الهواء. بعد ذلك، استخدم فوهة التذرير ومضخة تمعجية لرش محلول التعديل في غرفة التعديل. يتم تشغيل فوهة السحق فوق الصوتية. يسحق الهواء عالي الضغط جزيئات الكالسيوم الثقيلة في الغرفة. تساعد هذه العملية على تعديل السطح وتحقيق سحق تدفق الهواء. قم بوزن مسحوق الكالسيوم الثقيل فائق الدقة كل 5 دقائق. ثم أضف نفس الكمية من مسحوق الكالسيوم الثقيل إلى غرفة السحق. هذا يحافظ على كتلة مسحوق الكالسيوم الثقيل ثابتة في الغرفة. تنتهي تجربة السحق والتعديل المتكاملة بعد 30 دقيقة.
الاختبار والتوصيف:
يتم استخدام معدل التفريغ الساحق لتقييم تأثير سحق تدفق الهواء لجزيئات الكالسيوم الثقيلة. يستخدم معدل تفريغ السحق الأسرع طاقة سحق أقل لجزيئات الكالسيوم الثقيلة، حتى عند نفس سرعة العجلة. يؤدي هذا أيضًا إلى تأثير سحق أفضل. نفحص توزيع حجم جزيئات المسحوق. يساعدنا هذا في التحقق مما إذا كانت عملية التعديل تغير حجم مسحوق الكالسيوم الثقيل. عندما لا يتغير حجم جزيئات مسحوق الكالسيوم الثقيل كثيرًا، فكلما كان معدل التفريغ أسرع، كان تأثير السحق أفضل. يوضح الكالسيوم الثقيل فائق الدقة والبارافين السائل كيف يؤثر تعديل السطح على اللزوجة. تعني اللزوجة المنخفضة أن مسحوق الكالسيوم الثقيل فائق الدقة يمتزج بشكل أفضل مع المصفوفة العضوية. كما أنه يسهل التشتت بالتساوي. ينتج عن هذا تأثير تعديل سطح أفضل.
تأثير التعديل:
يمكن أن يؤدي تغيير السطح أثناء التفتيت بتدفق الهواء إلى تعزيز معدل تصريف مسحوق الكالسيوم الثقيل فائق الدقة. عندما تصل درجة حرارة تدفق الهواء إلى 60 درجة مئوية، يكون لمحلول التعديل نسبة كتلة عامل اقتران 50% ويتدفق بمعدل 1.5 مل/دقيقة. ونتيجة لذلك، يرتفع معدل تصريف جزيئات الكالسيوم الثقيلة من 21.0 جم/دقيقة إلى 56.7 جم/دقيقة. هذه زيادة قدرها 170%. يغير التفتيت بتدفق الهواء سطح مسحوق الكالسيوم الثقيل. هذا يجعله يمتزج جيدًا مع المصفوفة العضوية. لا تغير هذه العملية بشكل كبير حجم جزيئات مسحوق الكالسيوم الثقيل فائق الدقة. يعتمد الحجم بشكل أساسي على سرعة دوران عجلة التصنيف.