Calciumcarbonat modifiziert Formel hat aufgrund ihrer verbesserten Eigenschaften in verschiedenen Branchen große Aufmerksamkeit erlangt. Dieser Modifikationsprozess verändert die Oberflächeneigenschaften von Kalziumkarbonat. Es hilft, dass Calciumcarbonat besser mit verschiedenen Materialien funktioniert. Das modifizierte Calciumcarbonat zeigt eine bessere Dispersion, mehr Stabilität und eine verbesserte Leistung. Dies ist nützlich in Kunststoffen, Farben und Beschichtungen. Forscher suchen immer nach neuen Möglichkeiten, die Formel zu verbessern. Sie wollen mit den sich ändernden Anforderungen des Marktes Schritt halten. Insgesamt stellt die modifizierte Calciumcarbonat-Formel einen vielversprechenden Fortschritt in der Materialwissenschaft dar.
Ca2+- und CO32--Partikel aus zerkleinertem schwerem Calciumcarbonat reagieren mit Wasser. Dabei entstehen Hydroxylgruppen. Dadurch wird schweres Calciumcarbonat hydrophil. Organische Polymere sind jedoch lipophil und hydrophob. Die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften von schwerem Calciumcarbonat und dem organischen Polymer führen zu einer schlechten Kompatibilität. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Dispersion und schwachen Bindung an der Schnittstelle. Bei Verbundwerkstoffen auf Polymerbasis treten während der Verwendung häufig Schnittstellenfehler auf. Dies kann ihre Leistung beeinträchtigen. Daher muss die Oberfläche von schwerem Calciumcarbonat organisch modifiziert werden.
Mit Calciumcarbonat modifizierte Formeln
Es gibt viele Arten von Oberflächenmodifikatoren. Ihre Formeln, einschließlich Art, Dosierung und Verwendung, sind sehr spezifisch. EPIC Powder hat 20 spezielle Formeln zur Modifizierung von schwerem Calciumcarbonat entwickelt. Die Prozesse umfassen Nass- und Trockenmethoden. Zu den Modifikatorarten gehören Stearinsäure (Natrium), Silan-Kopplungsmittel, Titanat-Kopplungsmittel, Aluminat-Kopplungsmittel, Tenside, polymere organische Stoffe, Stärke- und Verbundmodifikatoren usw., nur zu Ihrer Information. Die Einzelheiten sind wie folgt:
- Formel 1: Stearinsäure-Nassmahlmodifizierung
- Formel 2: Natriumstearat-Trockenmodifikation
- Formel 3: KH-550 Nassmodifikation
- Formel 4: Vergleich der Trockenmodifizierungseffekte von Titanat- und Aluminat-Kopplungsmitteln
- Formel 5: Vergleich der Wirkungen von Natriumstearat- und Aluminat-Kopplungsmitteln für die Nassmodifizierung.
- Formel 6: Vergleich der Nassmodifizierungseffekte von Natriumstearat und Kupplungsmittel
- Formel 7: Vergleich der Trockenmodifizierungseffekte von Tensiden, Silikonöl usw.
- Formel 8: Kopplung =Vergleich der Modifizierungseffekte von Tensiden und Tensiden
- Formel 9: Vergleich der Trockenmodifizierungseffekte von Tensiden, Stearinsäure, Haftvermittlern und Silikonöl
- Formel 10: Kompositmodifikation des Stearinsäure-Titanat-Kopplungsmittels (Nasskugelmahlen)
- Formel 11: Kompositmodifikation des Stearinsäure-Titanat-Kopplungsmittels (Trockenmethode)
- Formel 12: Kompositmodifikation aus Ölsäure und Haftvermittler
- Formel 13: Modifizierung von wasserbasierten Komposit-Modifikatoren
- Formel 14: Trockenmodifizierung einer Polymeremulsion
- Formel 15: Modifikation des Dipalmitoylweinsäurediesters
- Formel 16: Trockenmodifizierung von Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysat
- Formel 17: Modifikation von Sorbitanmonostearat (Span60)
- Formel 18: Polyvinylacetat-Polymerisationsmodifizierung
- Formel 19: Stärke Beschichtung Änderung
- Formel 20: Integrierte Behandlung von Titanat-Kopplungsmittel und Luftstrommahlen
Formulierung 1: Stearinsäure-Nassmahlmodifizierung
Modifikator: Stearinsäure.
Änderungsmethode: Wiegen Sie 900 g Calciumcarbonatpulver ab. Partikelgröße sollte etwa 45 μm betragen. Bereiten Sie eine Aufschlämmung mit einem Feststoffmassenanteil von 75% vor. Fügen Sie dann Stearinsäure hinzu. Die Stearinsäuremenge sollte 1%-3% der Masse des Calciumcarbonatpulvers betragen. Die Anfangsviskosität der Aufschlämmung beträgt 147 mPa·s bei 42 °C und nach 20-minütigem Stehenlassen 228 mPa·s. Das Volumen der Calciumcarbonataufschlämmung beträgt etwa 600 ml. Rühren Sie 90 Minuten lang in einem Rührdispergator bei einer Geschwindigkeit von 1000 U/min. Hören Sie auf zu rühren. Entfernen Sie die Aufschlämmung und geben Sie diese in einen auf 180 °C eingestellten Trockenofen. Nehmen Sie nach dem Trocknen den modifizierten Block heraus. Zerkleinern Sie ihn dann 3 Minuten lang mit einem Hochgeschwindigkeitspulverisierer. So erhalten Sie modifiziertes Calciumcarbonatpulver.
Test und Charakterisierung: Partikelgröße, Oberflächenaktivierung, Ölabsorptionswert, Weißegrad.
Änderungswirkung:
Sie können schweres Calciumcarbonat bei Raumtemperatur mahlen und modifizieren. Dieser Prozess reduziert die Partikelgröße von 45 μm auf 2 μm. Wenn Sie mehr Stearinsäure hinzufügen, steigt die Aktivierung von schwerem Calciumcarbonat. Gleichzeitig sinkt der Ölabsorptionswert. Wenn die Stearinsäure auf 2% (Massenanteil) ansteigt, steigt die Aktivierung von schwerem Calciumcarbonat auf über 98%. Außerdem sinkt der Ölabsorptionswert auf 0,267 g/g. Das gemeinsame Mahlen und Modifizieren von schwerem Calciumcarbonat trägt zur Senkung der Produktionskosten bei. Dies macht das Produkt wettbewerbsfähiger.
Formel 2: Trockenmodifizierung von Natriumstearat
Modifikator: Natriumstearat.
Änderungsmethode: Beginnen Sie damit, das schwere Calciumcarbonat in einem Ofen zu trocknen, um die Feuchtigkeit zu entfernen. Wiegen Sie dann eine bestimmte Menge des trockenen Pulvers ab und geben Sie es in einen Dreihalskolben. Stellen Sie den Kolben in ein Wasserbad mit einer festgelegten Temperatur und rühren Sie um. Geben Sie dann eine abgemessene Menge Natriumstearat hinzu und rühren Sie für eine bestimmte Zeit um. Kühlen Sie die Mischung schließlich ab, um das modifizierte schwere Calciumcarbonat zu erhalten.
Test und Charakterisierung: FT-IR, XRD, SEM, Zetapotenzial.
Änderungswirkung:
Bei einer Modifikationstemperatur von 70 °C beträgt die Natriumstearatmenge 1,51 TP3T der Masse des schweren Calciumcarbonats, die Modifikationszeit 50 Min. und die Geschwindigkeit 700 U/min. Die Aktivierungsrate des mit Natriumstearat modifizierten schweren Calciumcarbonats beträgt 85,61 TP3T und die Modifikationswirkung ist gut. Das Infrarotspektrum von schwerem Calciumcarbonat mit Natriumstearat zeigte Peaks. Es gab -CH2- symmetrische Streckungspeaks bei 2850 cm-1 und antisymmetrische Streckungspeaks bei 2920 cm-1. Der Röntgenbeugungspeak verschob sich zu höheren Winkeln. Das Zetapotenzial stieg von 14,1 mV auf 30,2 mV und die Partikelgröße nahm ab. Dies weist darauf hin, dass Natriumstearat auf die Oberfläche von schwerem Calciumcarbonat gepfropft wurde. Die Modifikation veränderte jedoch nicht die Kristallform des Calciumcarbonats. Das modifizierte schwere Calciumcarbonat weist eine gute Dispergierbarkeit auf.
Formel 3: KH-550 Nassmodifikation
Modifikator: γ-Chlorpropyltriethoxysilan (KH-550), Natriumstearat, Titanat-Kopplungsmittel.
Änderungsmethode:
- Transplantatmodifizierung im Nassverfahren.
- Wiegen Sie 200 g getrocknetes, ultrafeines, schweres Calciumcarbonat ab.
- Dispergieren Sie es in 300 g wasserfreiem Ethanol.
- Im Wasserbad bei 80 °C 10 Minuten lang erhitzen und rühren.
- Anschließend 2,5% der Pulvermasse des Modifizierungshilfsmittels hinzufügen.
- Unter den gleichen Bedingungen weitere 60 Minuten reagieren lassen.
- Zum Schluss filtern, waschen und heiß trocknen, um das modifizierte, ultrafeine, schwere Calciumcarbonatpulver zu erhalten.
Prüfung und Charakterisierung:
- Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie
- Thermogravimetrische Analyse
- Partikelgrößenanalyse
- Test der rheologischen Eigenschaften von Silikonkautschuk
- Prüfung der mechanischen Eigenschaften
Änderungswirkung:
Rheologische Daten zeigen, dass sich das modifizierte ultrafeine schwere Calciumcarbonat gut in Silikonkautschuk verteilt. Es ist auch besser mit Kolloiden kompatibel als die unmodifizierte Version. Ultrafeinen schweren Calciumcarbonaten fehlt ein Nanoverstärkungseffekt in der Größe. Dies schwächt die Wechselwirkung zwischen dem oberflächenbehandelten ultrafeinen schweren Calciumcarbonat und Silikonkautschuk. Infolgedessen nimmt die Leistung von Silikonkautschuk nach der Vulkanisation im Vergleich zur Verwendung von unmodifiziertem ultrafeinen schweren Calciumcarbonat ab. KH-550 hat besondere Eigenschaften wie Amino- und Alkoxygruppen. Aus diesem Grund verteilt sich ultrafeines schweres Calciumcarbonat, das mit KH-550 behandelt wurde, leicht in Silikonkautschuk. Es bildet auch chemisch verbindet sich mit dem Gummi. Dadurch weist der RTV-Silikonkautschuk hervorragende mechanische Eigenschaften auf.
Formel 4: Vergleich der Trockenmodifizierungseffekte von Titanat- und Aluminat-Kopplungsmitteln
Modifikator: Titanat-Kopplungsmittel JN-114, Aluminat-Kopplungsmittel DL-411.
Modifizierungsmethode: Wiegen Sie eine bestimmte Menge schweren Calciumcarbonats ab und geben Sie es in einen Hochgeschwindigkeitsmischer. Nachdem Sie das Material auf die Versuchstemperatur erhitzt haben, fügen Sie den Oberflächenmodifikator hinzu. Hören Sie nach einer bestimmten Reaktionszeit auf zu rühren, um oberflächenmodifiziertes schweres Calciumcarbonat zu erhalten.
Test und Charakterisierung: Aktivierungsindex, Kontaktwinkel, Infrarotspektrum, Leistung von Polypropylen-Verbundwerkstoffen.
Änderungswirkung:
(1) Das Titanat-Kopplungsmittel JN-114 wird chemisch an der Oberfläche von schwerem Calciumcarbonat adsorbiert.
Die besten Voraussetzungen für die Trockenmodifizierung von schwerem Calciumcarbonat sind:
- JN-114 Dosierung: 1,0%
- Modifikationstemperatur: 70℃
- Änderungszeit: 30 Minuten.
Unter diesen Bedingungen erreicht das modifizierte schwere Calciumcarbonat einen Kontaktwinkel von 114,34°. Der Aktivierungsindex liegt ebenfalls bei 99,21%.
(2) Der Aluminat-Kopplungsstoff DL-411 adsorbiert chemisch auf der Oberfläche von schwerem Calciumcarbonat.
Die besten Voraussetzungen für die Trockenmodifizierung von schwerem Calciumcarbonat sind:
- DL-411 Dosierung: 1,0%
- Modifikationstemperatur: 90℃
- Umbauzeit: 30 Minuten
Unter diesen Bedingungen beträgt der Kontaktwinkel von modifiziertem schwerem Calciumcarbonat 121,70°. Der Aktivierungsindex erreicht ebenfalls 100%.
(3) Die Oberflächenmodifizierung von JN-114 und DL-411 kann die Schlagfestigkeit von PP-Verbundwerkstoffen wirksam verbessern. Bei einer Zugabemenge von 20% weist das Verbundmaterial die höchste Schlagfestigkeit auf. Diese Festigkeit ist 38,87% bzw. 41,97% höher als die von reinem PP.
Formel 5: Vergleich der Nassmodifizierungseffekte von Natriumstearat und Aluminat-Kopplungsmittel
Modifikator: Aluminat-Kopplungsmittel DL-411 und Natriumstearat.
Änderungsmethode:
(1) Um das mit dem Aluminat-Kopplungsmittel DL-411 modifizierte schwere Calciumcarbonat herzustellen, gehen Sie folgendermaßen vor:
- Wiegen Sie 30 g schweres Calciumcarbonat ab und geben Sie es in eine 250 ml-Reaktionsflasche.
- Fügen Sie etwas Wasser und Ethanol hinzu und rühren Sie um, bis eine Suspension entsteht.
- Erhitzen Sie die Mischung.
- Lösen Sie das Aluminat-Kopplungsmittel in einer geeigneten Menge wasserfreiem Ethanol auf und verteilen Sie es mit einem Ultraschallreiniger.
- Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, fügen Sie der schweren Calciumcarbonat-Suspension die Aluminat-Alkohol-Lösung hinzu.
- Eine Weile rühren, damit die Reaktion stattfinden kann.
- Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, waschen Sie das Produkt mehrmals mit Ethanol.
- Filtern und trennen Sie es, dann 24 Stunden lang bei 50 °C im Vakuum trocknen, um das Endprodukt zu erhalten: mit Aluminat-Kopplungsmittel modifiziertes schweres Calciumcarbonat.
(2) Mit Natriumstearat modifiziertes schweres Calciumcarbonat:
- Wiegen Sie 30 g schweres Calciumcarbonat in eine 250 ml-Reaktionsflasche ein.
- Wasser und Ethanol hinzufügen und umrühren, bis eine glatte Suspension entsteht.
- Erhitzen Sie die Mischung, bis sie die gewünschte Temperatur erreicht hat.
- Als nächstes fügen Sie der Suspension feste Natriumstearatpartikel hinzu und rühren eine Weile um.
- Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, waschen Sie das Produkt mit Wasser und Ethanol.
- Filtern und trennen Sie die Mischung und trocknen Sie sie anschließend 24 Stunden lang bei 50 °C im Vakuum.
- Durch dieses Verfahren entsteht mit Natriumstearat modifiziertes schweres Calciumcarbonat.
Prüfung und Charakterisierung:
- Ölabsorptionswert
- Sedimentationsvolumen
- Kontaktwinkel
- Leistungstest von Calciumcarbonat/Polypropylen-Verbundwerkstoffen.
Änderungswirkung:
Die besten Bedingungen zum Modifizieren von schwerem Calciumcarbonat mit einer Körnung von 1250 Mesh mit Natriumstearat sind:
- Temperatur: 25℃
- Verhältnis: m(Calciumcarbonat):m(Ethanol):m(Wasser) = 3:1,5:3
- Natriumstearat zu schwerer Calciumcarbonatmasse: 3,0%
- Rührgeschwindigkeit: 400 U/min
- Rührzeit: 40 min
Mit diesen Einstellungen verringern sich der Ölabsorptionswert und das Sedimentationsvolumen um etwa 50%. Der Kontaktwinkel erreicht 129,2°.
Die beste Art, schweres Calciumcarbonat mit dem Aluminat-Kopplungsmittel DL-411 zu modifizieren, ist wie folgt:
- Modifikationstemperatur: 25℃
- Mischungsverhältnis: m(Calciumcarbonat):m(Ethanol):m(Wasser) = 3:1,5:3
- Agentenverhältnis: Aluminat-Kopplungsmittel/schwere Calciumcarbonatmasse = 2,0%
- Triethylamin-Verhältnis: Triethylamin/Calciumcarbonat-Masse = 0,5%
- Rührgeschwindigkeit: 300 U/min
- Rührzeit: 2 Minuten
Im Vergleich zu unmodifiziertem Calciumcarbonat weist das modifizierte schwere Calciumcarbonat folgende Eigenschaften auf:
- Abnahme des Ölabsorptionswertes: 47.0%
- Abnahme des Sedimentationsvolumens: 45,81 TP3T
- Kontaktwinkel: 136,3°
Die optimale Füllmenge von Natriumstearat-modifiziertem schwerem Calciumcarbonat in PP beträgt 20%. Im Vergleich zum Rohstoff PP erhöhen sich die Bruchdehnung und die Schlagzähigkeit um 12,5% bzw. 15,7%. Die beste Füllmenge von Aluminat-modifiziertem schwerem Calciumcarbonat in Polypropylen beträgt 30%. Dadurch erhöhen sich die Bruchdehnung um 15,0% und die Schlagzähigkeit um 16,0%.
Formel 6: Vergleich der Nassmodifizierungseffekte von Natriumstearat und Kupplungsmittel
Modifikator: Natriumstearat, γ-Chlorpropyltriethoxysilan (KH-550), Titanat-Kopplungsmittel TC114.
Änderungsmethode: Wiegen Sie 200 g getrocknetes ultrafeines schweres Calciumcarbonat ab. Geben Sie es in einen Rundkolben. Dispergieren Sie es mit 300 g wasserfreiem Ethanol. Erhitzen und rühren Sie es 10 Minuten lang in einem Wasserbad bei 80 °C. Fügen Sie dann 2,51 TP3T der Pulvermasse des Modifizierungshilfsmittels hinzu. Lassen Sie es 60 Minuten lang unter denselben Bedingungen weiter reagieren. Filtern, waschen und trocknen Sie es anschließend heiß, um das modifizierte ultrafeine schwere Calciumcarbonatpulver zu erhalten.
Test und Charakterisierung:
- Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie
- Thermogravimetrische Analyse
- Partikelgrößenanalyse
Mit diesen Methoden werden die Eigenschaften von RTV-Silikonkautschukmaterialien bewertet.
Änderungswirkung:
Rheologische Daten zeigen, dass sich modifiziertes ultrafeines schweres Calciumcarbonat gut in Silikonkautschuk dispergiert. Dies ist besser als bei unmodifiziertem ultrafeinen schweren Calciumcarbonat. Es weist auch eine verbesserte Kompatibilität mit Kolloiden auf. Ultrafeinen schweren Calciumcarbonaten fehlt ein Nanoverstärkungseffekt in der Größe. Dies schwächt die Wechselwirkung zwischen oberflächenbehandeltem ultrafeinen schweren Calciumcarbonat (TC114 und Natriumstearat) und Silikonkautschuk. Infolgedessen nimmt die Leistung von Silikonkautschuk nach der Vulkanisation im Vergleich zur Verwendung von unmodifiziertem ultrafeinen schweren Calciumcarbonat ab. KH-550 hat Amino- und Alkoxygruppen. Aus diesem Grund dispergiert sich mit KH-550 behandeltes ultrafeines schweres Calciumcarbonat gut in Silikonkautschuk. Es bildet auch chemische Bindungen mit dem Kautschuk. Infolgedessen weist der RTV-Silikonkautschuk hervorragende mechanische Eigenschaften auf.
Formel 7: Vergleich der Trockenmodifizierungseffekte von Tensiden, Silikonöl usw.
Modifikator: Polyethylenglykol-200, Diethylenglykol, Triethanolamin und Aminosilikonöl-804.
Änderungsmethode: Verwenden Sie die Trockenmodifizierungsmethode. Wiegen Sie 100 g schweres Calciumcarbonatpulver ab und geben Sie es in einen Dreihalskolben. Stellen Sie diesen Kolben in ein Wasserbad mit konstanter Temperatur. Starten Sie den elektrischen Rührer zum Mischen. Wenn die Temperatur 95 °C erreicht, geben Sie unter Rühren den Oberflächenmodifikator hinzu. Nach der Zugabe rühren und 30 Minuten lang bei 95 °C weiter reagieren lassen. So erhalten Sie schweres, modifiziertes Calciumcarbonatpulver. Sobald das modifizierte Pulver abgekühlt ist, entnehmen Sie Proben zum Testen und Charakterisieren.
Test und Charakterisierung: Ölabsorptionswert, Infrarotspektrum, thermogravimetrische Analyse.
Änderungswirkung:
Die Reihenfolge der vier Oberflächenmodifikatoren, die die Ölabsorption von schwerem Calciumcarbonat-Füllstoff reduzieren, ist wie folgt: Aminosilikonöl-804 > Polyethylenglykol-200 > Triethanolamin > Diethylenglykol. Außerdem zeigt derselbe Modifikator je nach Dosierung unterschiedliche Ölabsorptionswerte. Normalerweise bedeutet eine höhere Dosis des Modifikators einen niedrigeren Ölabsorptionswert. Alle Modifikatoren binden chemisch an die Hydroxylgruppe auf schwerem Calciumcarbonatpulver. Wenn Aminosilikonöl-804 bei 1,001 TP3T verwendet wird, kann der Ölabsorptionswert der modifizierten Probe 0,115 ml/g erreichen. Die thermogravimetrische Analyse zeigt, dass die modifizierte Probe die beste thermische Stabilität aufweist. Ihre thermische Zersetzungstemperatur beträgt 325 °C.
Formel 8: Vergleich der Modifizierungseffekte von Haftvermittler und Tensid
Zu den Modifikatoren gehören:
- Aluminat-Kopplungsmittel (DL-411)
- Titanat-Kopplungsmittel (NDZ-201)
- Silan-Kopplungsmittel (KH-550)
- Stearinsäure (SA)
- Natriumdodecylsulfat (SDS)
- Glutaminsäure (GLU)
- Hexadecylphosphat (PO16)
- Octadecylphosphat (PO18)
- Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB)-Tenside
Verbundmodifikatoren sind das Aluminat-Kopplungsmittel (DL-411) und Natriumdodecylsulfat (SDS).
Modifikationsmethode: Trockenmodifikation und Nassmodifikation.
Test und Charakterisierung umfassen:
- Aktivierungsrate
- Ölabsorptionswert
- Infrarot-Analyse
- Partikelgröße
- Rasterelektronenmikroskop (SEM)
Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Leistung des Verbundwerkstoffs aus PBAT und modifiziertem Kalziumkarbonat.
Änderungswirkung:
(1) Wenn der Gehalt der drei Kupplungsmittel DL-411, NDZ-201 und KH-550 1,5% betrug und die Modifizierungsmethode eine Nassmodifizierung war, hatte das modifizierte Calciumcarbonat die beste Wirkung. Die Oberfläche des Calciumcarbonats war lipophil, die Dispergierbarkeit wurde verbessert und die durchschnittliche Partikelgröße wurde reduziert.
(2) Unter den sechs Tensiden war die modifizierende Wirkung auf Calciumcarbonat am besten, wenn der Gehalt an SA, SDS und PO16 3% betrug. Dadurch wurde die Oberfläche des Calciumcarbonats erfolgreich von hydrophil zu hydrophob geändert, die durchschnittliche Partikelgröße verringert und die Dispergierbarkeit verbessert.
(3) Calciumcarbonat wurde mit dem Kopplungsmittel DL-411 und dem Tensid SDS modifiziert.
Die beste Modifizierungswirkung auf Calciumcarbonat wurde unter diesen Bedingungen erzielt:
- Verbundmodifikatorverhältnis (DL:SDS) von 3:2
- Reaktionszeit von 40 Minuten
- Reaktionstemperatur von 80 °C
- Zusammengesetzter Modifikatorbetrag von 3%
Im Vergleich zu einem einzelnen Modifikator hat der zusammengesetzte Modifikator aufgrund der Synergiewirkung zwischen DL-411 und SDS eine bessere Modifizierungswirkung auf Calciumcarbonat.
Formel 9: Vergleich der Trockenmodifizierungseffekte von Tensid, Stearinsäure, Haftvermittler und Silikonöl
Modifikator:
- Neuer Tensidmodifikator JST-9001 (Verbundmodifikator vom Typ Polyoxyethylenether)
- JST-9002 (Phosphat-Verbundmodifikator)
- JST-9003 (Verbundmodifikator vom Typ Polyoxyethylenether)
- JST-900
Änderungsmethode: Wiegen Sie 100 g schweres Calciumcarbonatpulver ab. Geben Sie es in einen 500-ml-Dreihalskolben. Stellen Sie das Wasserbad mit konstanter Temperatur auf die gewünschte Temperatur ein. Stellen Sie den elektrischen Rührer mit Digitalanzeige auf (1300 ± 50) U/min ein. Geben Sie dann den Modifikator tropfenweise auf das schwere Calciumcarbonat im Kolben. Achten Sie darauf, es mit mäßiger Geschwindigkeit hinzuzufügen, weder zu schnell noch zu langsam. Nachdem Sie den Modifikator hinzugefügt haben, verschließen Sie den Dreihalskolben und starten Sie die Zeitmessung. Schalten Sie das Gerät nach einer bestimmten Zeit aus, warten Sie, bis die Probe abgekühlt ist, nehmen Sie sie heraus und verschließen Sie sie in einem versiegelten Beutel.
Test und Charakterisierung umfassen:
- Ölabsorptionswert
- Aktivierungsindex
- Dispersionsstabilität der Ölphase
- Wasserkontaktwinkel
- Infrarotspektrum (FTIR)
- Thermogravimetrische (TG) Analyse.
Änderungswirkung:
JST-9001 und JST-9003 funktionieren zusammen mit Stearinsäure und Aluminat F-2 besser als JST-9002 und JST-9004, Hydroxysilikonöl und Aminosilikonöl 585C. Sie bieten eine effektivere Modifizierung für schweres Calciumcarbonat. Die neuen Modifikatoren JST-9001 und JST-9003 können bei einer niedrigen Modifikatordosis (0,50%) bessere Modifizierungseffekte erzielen als Stearinsäure und Aluminat F-2.
Die Ölabsorptionswerte der mit JST-9001 und JST-9003 modifizierten schweren Calciumcarbonatproben C525 betragen 0,11 ml/g bzw. 0,10 ml/g. Ihre Aktivierungsindizes betragen 98,77% und 99,19%. Die Trübungsänderungsraten betragen 4,06% und 5,30%. Die Benetzungskontaktwinkel betragen 154,2° und 151,4°.
Für die 00-Proben mit schwerem Calciumcarbonat betragen die Ölabsorptionswerte 0,14 ml/g und 0,15 ml/g. Ihre Aktivierungsindizes sind 89,73% und 93,77%. Die Trübungsänderungsraten sind 16,04% und 9,59%. Die Benetzungskontaktwinkel sind 91,9° und 87,7°.
Bei der richtigen Dosierung verbanden sich die hydrophilen Gruppen in JST-9001 und JST-9003 mit dem —OH auf der Oberfläche von schwerem Calciumcarbonat. Dadurch entstand eine Schicht aus Modifikatormolekülen auf den Calciumcarbonatpartikeln. Die Oberflächeneigenschaften von schwerem Calciumcarbonat änderten sich von hydrophil zu hydrophob. Außerdem sank der Ölabsorptionswert deutlich.
Formel 10: Stearinsäure-Titanat-Kopplungsmittel-Kompositmodifizierung (Nasskugelmahlen)
Modifikator: Als Verbundmodifikatoren werden Stearinsäure und Titanat-Kopplungsmittel verwendet, und als Dispergiermittel wird wasserfreies Ethanol eingesetzt.
Änderungsmethode: Wiegen Sie 15,0 g schweres Kalziumpulver ab und geben Sie es in eine Kugelmühle. Als nächstes wiegen Sie eine bestimmte Menge Stearinsäure und Titanat-Kopplungsmittel basierend auf dem Massenverhältnis ab. Geben Sie diese ebenfalls in die Kugelmühle. Gießen Sie dann wasserfreies Ethanol hinzu, bis das Pulver gerade bedeckt ist. Starten Sie schließlich die Kugelmühle, um das schwere Kalziumpulver zu modifizieren. Das modifizierte Pulver wird in einen Trockenofen gegeben und bei 80 °C getrocknet, auf Raumtemperatur abgekühlt und gemahlen, um das modifizierte Produkt zu erhalten.
Test und Charakterisierung: Aktivierungsgrad, Ölabsorptionswert, Sedimentationsvolumen, Partikelgröße.
Änderungswirkung:
Nach dem Testen verschiedener Faktoren und der Durchführung eines orthogonalen Experiments haben wir den besten Prozess zur Modifikation gefunden. Die optimalen Bedingungen sind:
- Kugelmahlzeit: 1,5 Stunden
- Kugelmahlgeschwindigkeit: 350 U/min
- Modifikatordosierung: 2,0%
- Modifikatorverhältnis: 1:3
Modifiziertes schweres Kalziumpulver funktioniert besser als unmodifiziertes Pulver. Es hat eine bessere Aktivierung, weniger Ölabsorption, ein geringeres Sedimentationsvolumen und eine kleinere Partikelgröße. Insgesamt zeigt die Modifikation gute Ergebnisse. Mit dem optimierten Prozess zeigt das modifizierte schwere Kalziumpulver einen Aktivierungsgrad von 99,41 TP3T. Sein Ölabsorptionswert beträgt 14,27 g pro 100 g Pulver. Das Sedimentationsvolumen beträgt 1,08 ml/g und die Partikelgröße D50 beträgt 1,58 μm.
Formel 11: Stearinsäure-Titanat-Haftvermittler-Kompositmodifizierung (Trockenmethode)
Modifikator: Stearinsäure, Titanat-Kopplungsmittel.
Änderungsmethode: Wiegen Sie eine bestimmte Menge getrocknetes schweres Calciumcarbonat ab und geben Sie es in einen Rührbehälter. Stellen Sie den Behälter anschließend in ein Wasserbad mit der richtigen Temperatur. Fügen Sie dann eine abgemessene Menge Stearinsäure hinzu. Verwenden Sie einen Hochgeschwindigkeitsdispergator, um das Calciumcarbonat gut zu vermischen. Fügen Sie danach den Haftvermittler Bis(dioctyloxypyrophosphat)ethylentitanat hinzu. Zum Schluss dispergieren Sie die Mischung mit hoher Geschwindigkeit, um modifiziertes schweres Calciumcarbonat zu erhalten. Es wurde mit Epoxidharz vermischt, um ein modifiziertes Verbundmaterial aus schwerem Calciumcarbonat und Epoxidharz herzustellen.
Test und Charakterisierung umfassen:
- Thermogravimetrische Analyse
- Nahinfrarotspektroskopie
- Röntgenbeugung
- Elektronenmikroskopie
- Leistung von Epoxidharzprodukten
Wenn Stearinsäure 1,51 TP3T der Masse von schwerem Calciumcarbonat ausmacht, beträgt die Modifizierungszeit 20 Minuten. Bei Titanat mit 2,01 TP3T der Masse beträgt die Modifizierungszeit nur 10 Minuten. Unter diesen Bedingungen hat das Verbundmaterial mit 10,2 MPa die besten Zugfestigkeitseigenschaften. Es zeigt auch den niedrigsten Ölabsorptionswert. Die Kristallform von schwerem Calciumcarbonat blieb unverändert, nachdem es mit Stearinsäure, Titanat und Epoxidharz modifiziert wurde. Der Verbundmodifikator haftete auch gut an seiner Oberfläche. Die modifizierten Partikel von schwerem Calciumcarbonat haben eine gute Dispersion und eine starke Bindung mit Epoxidharz.
Formel 12: Ölsäure und Kopplungsmittel-Kompositmodifikation
Modifikatoren:
- Aluminat-Kopplungsmittel (DL-411)
- Alkylmodifiziertes Polysiloxan-Kopplungsmittel (FD-1106)
- Stearinsäure (SA)
- Ölsäure (OA)
Änderungsmethode:
(1) Nasse Modifizierung: Wiegen Sie 10 g schweres Calciumcarbonat ab und geben Sie es in ein 250-ml-Becherglas. Fügen Sie dann 50 g Wasser und 50 g Ethanol hinzu. Rühren Sie gut um, um eine Suspension zu erhalten, und erhitzen Sie diese auf 80 °C. Lösen Sie anschließend den Modifikator in etwas Ethanol auf. Verwenden Sie einen Ultraschallreiniger, um ihn 10 Minuten lang zu dispergieren. Sobald die Temperatur den eingestellten Wert erreicht hat, geben Sie die modifizierte Lösung in das Becherglas mit schwerem Calciumcarbonat. Rühren Sie eine Weile. Waschen Sie die Mischung nach der Reaktion mit Wasser und Ethanol. Trocknen Sie sie dann 12 Stunden lang bei 60 °C im Vakuum. So erhalten Sie modifiziertes Calciumcarbonat.
(2) Trockenmodifizierung: Geben Sie zunächst Calciumcarbonatpulver in einen Hochgeschwindigkeitsmischer. Erhitzen Sie das Pulver dann auf 80 °C. Sprühen Sie abschließend den Modifikator, um modifiziertes Calciumcarbonat zu erhalten.
(3) Kompositmodifizierung: Wiegen Sie 500 g schweres Calciumcarbonatpulver ab, rühren Sie es in einem Hochgeschwindigkeitsmischer um und erhitzen Sie es auf 120 °C. Sprühen Sie in den Hochgeschwindigkeitsmischer etwas Nebeloberflächenmodifikator FD-1106 und OA. Mischen und rühren Sie dann eine bestimmte Zeit lang. Dadurch entsteht schweres Calciumcarbonatpulver, das mit dem Kompositmodifikator modifiziert wurde.
Test und Charakterisierung: Bestimmung der Aktivierungsrate, Test des Ölabsorptionswerts und Partikelgrößenanalyse.
Änderungswirkung:
(1) Wenn die Zugabemenge der vier Oberflächenmodifikatoren DL-411, SA, FD-1106 und OA 1,5%, 1,0%, 1,5% bzw. 1,0% der Masse des schweren Calciumcarbonats beträgt, ist der Modifizierungseffekt am besten. Die modifizierten Calciumcarbonatpartikel verteilen sich besser und werden schneller aktiviert. Außerdem sinkt der Ölabsorptionswert.
(2) Der Nassmodifizierungseffekt ist relativ deutlicher, aber der Trockenmodifizierungsprozess ist einfacher, leichter durchzuführen und kann in größerem Maße Kosten sparen. Daher ist die Trockenmodifizierung für die industrielle Produktion besser geeignet.
(3) Die Infrarot-Testergebnisse der vier modifizierten schweren Calciumcarbonate zeigten, dass das schwere Calciumcarbonat durch den Modifikator erfolgreich modifiziert wurde. Die Partikelgrößenanalyse zeigte, dass die durchschnittliche Größe des schweren Calciumcarbonats nach Verwendung von vier Modifikatoren stark abnahm. Unter ihnen erzeugte OA mit 23,61 TP3T die größte durchschnittliche Partikelgröße, während die Aktivierungsrate 98,81 TP3T erreichte.
(4) Alkylmodifiziertes Polysiloxan-Kopplungsmittel (FD-1106) und OA wurden ausgewählt, um eine zusammengesetzte Selbstassemblierungsmodifizierung von Calciumcarbonat durchzuführen. Bei einem Verhältnis des zusammengesetzten Modifikators (FD-1106: OA) von 1:1 wurde die beste Calciumcarbonatmodifizierung erzielt. Dies wurde durch Zugabe von 1% des zusammengesetzten Modifikators erreicht. Die Reaktion dauerte 10 Minuten bei 110 °C. Das modifizierte Calciumcarbonat hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von 8,45 μm. Außerdem erreichte die Aktivierungsrate 99,6%. Das Einfüllen von 30% Calciumcarbonat in PBAT/PLA ergibt die besten mechanischen Eigenschaften für den Verbundfilm. Die Zugfestigkeit beträgt 19,37 MPa in Querrichtung und 29,67 MPa in Längsrichtung. Zu diesem Zeitpunkt ist der Verbundfilm ein hydrophobes Material mit einem hydrophoben Winkel von 95°.
Formel 13: Komposit-Modifikator-Modifizierung auf Wasserbasis
Modifikator: Polyethylenglykol-300 (PEG-300), Natriumdodecylsulfat (SDS) und Natriumstearat.
Änderungsmethode:
- Wiegen Sie 500 g schweres Calciumcarbonat ab.
- Wiegen Sie 10 g des Verbundmodifikators ab.
- Messen Sie 7 ml reines Wasser ab.
- Erhitzen Sie diese in einem Wasserbad bei 80℃.
Dadurch entsteht eine wässrige Komposit-Modifikator-Lösung zur späteren Verwendung.
Geben Sie das schwere Calciumcarbonatpulver in einen Hochgeschwindigkeitsmixer. Erhitzen Sie es auf 100–110 °C. Fügen Sie dann langsam die wässrige Modifikatorlösung hinzu. Mischen Sie 5 Minuten lang bei hoher Geschwindigkeit. Hören Sie dann auf zu rühren und öffnen Sie den Mixerdeckel. Lassen Sie das Wasser 10 Minuten lang verdunsten. Mischen Sie abschließend weitere 20 Minuten bei hoher Geschwindigkeit. Die Materialtemperatur bleibt während des Vorgangs zwischen 100 und 110 °C. Dadurch wird sichergestellt, dass wir aktiviertes schweres Calciumcarbonatpulver erhalten.
Test und Charakterisierung: Ölabsorptionswert, Sedimentationsvolumen, Oberflächenmorphologie und Leistung von PP/schwerem Kalziumkarbonat-Verbundwerkstoffen.
Änderungswirkung:
Wenn das Massenverhältnis von PEG-300, SDS und Natriumstearat 6:2:2 beträgt, ist die Oberflächenmodifizierung am effektivsten. Der Ölabsorptionswert von schwerem Calciumcarbonatpulver sinkt von 32,7 ml/100 g auf 15,5 ml/100 g. Auch das Sedimentationsvolumen sinkt von 4,1 ml/g auf 1,0 ml/g. Das wasserbasierte Verbundmaterial aus schwerem Calciumcarbonat hat kleine Partikel. Es bietet eine höhere Dispergierbarkeit und bessere Kristallisationsleistung. Der wasserbasierte Verbundmodifikator funktioniert besser als Stearinsäure. Wenn wir mehr schweres Calciumcarbonatpulver hinzufügen, ändern sich auch die mechanischen Eigenschaften des PP/schweren Calciumcarbonat-Verbundmaterials. Sie verbessern sich zunächst und verschlechtern sich dann. Die beste Leistung wird bei einem Massenanteil von 30% erreicht. Die Biegefestigkeit erreicht 45,75 MPa und die Zugfestigkeit 32,58 MPa.
Formel 14: Trockenmodifizierung einer Polymeremulsion
Modifikator: Polymeremulsion.
Änderungsmethode: Geben Sie Calciumcarbonat in einen Ofen und lassen Sie es 24 Stunden lang bei 110 °C trocknen. Wiegen Sie eine bestimmte Menge trockenes, schweres Calciumcarbonatpulver ab, nachdem Sie die Feuchtigkeit entfernt haben. Geben Sie es dann in einen Dreihalskolben. Geben Sie es in ein Wasserbad mit 80 °C und rühren Sie es elektrisch mit einer Geschwindigkeit von 500 U/min. Geben Sie die Polymeremulsion in den Dreihalskolben und rühren Sie sie 50 Minuten lang elektrisch um. Kühlen Sie das Material ab und entladen Sie es, um modifiziertes schweres Calciumcarbonat zu erhalten.
Test und Charakterisierung: Aktivierungsrate, FT-IR, XRD, SEM, Zetapotenzial.
Änderungswirkung: Bei 80 °C, nach 50 Minuten und einer Geschwindigkeit von 500 U/min erreicht das modifizierte Calciumcarbonat eine Aktivierungsrate von 90,8%. Dabei wird eine 3%-Polymeremulsion basierend auf dem Gewicht von Xianfeng-Schwercalciumcarbonat verwendet. Dies zeigt einen guten Modifizierungseffekt. Calciumcarbonat wurde durch FT-IR, XRD, SEM und Zetapotenzial charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass wir die Polymeremulsion erfolgreich auf die Calciumcarbonatoberfläche gepfropft haben. Der Beugungspeak des modifizierten Calciumcarbonats verschiebt sich in einen höheren Winkel. Die Polymeremulsion verändert jedoch nicht die Calciumcarbonat-Kristallform. Das Zetapotenzial des modifizierten Calciumcarbonats steigt von 14,1 mV auf 29,8 mV. Die Partikelgröße wird kleiner, was die Dispergierbarkeit verbessert.
Formulierung 15: Dipalmitoylweinsäurediester-Modifikation
Modifikator: Dipalmitoylweinsäurediester.
Änderungsmethode:
(1) Synthese des Dipalmitoylweinsäurediesters: Beginnen Sie mit 10,3 g Palmitinsäure in einem Rundkolben. Geben Sie dann unter Rühren langsam 10 ml Thionylchlorid hinzu. Erhitzen Sie die Mischung 3 Stunden lang auf 80 °C oder bis die Lösung klar ist. Entfernen Sie überschüssiges Thionylchlorid durch Vakuumrotationsverdampfung. Geben Sie dann 5 ml Methyl-tert-butylether hinzu. Setzen Sie die Rotationsverdampfung fort, bis Sie braungelbes Palmitinsäurechlorid erhalten. Lösen Sie das Palmitinsäurechlorid in Dichlormethan auf.
Übertragen Sie diese Mischung dann in einen Dreihalskolben. Geben Sie als Nächstes 16,8 ml Triethylamin hinzu, während Sie es in einem Eiswasserbad halten. Wiegen Sie 3,0 g Weinsäure ab, erhitzen Sie sie, lösen Sie sie in Aceton auf und tropfen Sie sie in den Dreihalskolben. Nach Abschluss auf Raumtemperatur erhitzen und über Nacht reagieren lassen. Filtern und vakuumieren Sie das Filtrat, um einen pastenartigen Feststoff zu erhalten. Kristallisieren Sie es dann zweimal mit Aceton um. Trocknen Sie es schließlich, um einen weißen Feststoff zu erhalten, bei dem es sich um Dipalmitoylweinsäurediester, das Zielprodukt, handelt.
(2) Modifizierung von schwerem Calciumcarbonat: Wiegen Sie etwas Calciumcarbonatpulver ab. Fügen Sie Wasser hinzu und rühren Sie, bis eine Aufschlämmung entsteht. Stellen Sie es dann in ein Wasserbad mit konstanter Temperatur. Erhitzen Sie es unter Rühren bei einer Geschwindigkeit von 450 U/min. Erhitzen Sie es auf die richtige Temperatur. Fügen Sie dann den richtigen Massenanteil des Modifikators hinzu. Rühren Sie und lassen Sie es für eine festgelegte Zeit bei konstanter Temperatur reagieren. Filtern, trocknen und auf eine Partikelgröße von <250 μm mahlen, um ein mit Calciumcarbonat modifiziertes Produkt zu erhalten.
Prüfung und Charakterisierung: Ölabsorptionswert, Sedimentationsvolumen, Aktivierungsgrad.
Änderungswirkung:
Um schweres Calciumcarbonat (10 μm) mit Dipalmitoylweinsäurediester zu modifizieren, verwenden Sie diese optimalen Bedingungen: 2,01 TP3T-Modifikatordosis, 55 Minuten Modifikationszeit und eine Temperatur von 60 °C.
Unter diesen Bedingungen zeigte das modifizierte Calciumcarbonat bemerkenswerte Veränderungen:
- Der Ölabsorptionswert sank von 0,2780 ml/g auf 0,2039 ml/g.
- Das Sedimentationsvolumen sank von 1,3 ml/g auf 0,3 ml/g.
- Der Aktivierungsgrad stieg von 0% auf 98,58%.
Diese Ergebnisse weisen auf signifikante Modifikationseffekte hin.
Calciumcarbonat mit Dipalmitoylweinsäurediester absorbiert weniger Öl und hat ein geringeres Sedimentationsvolumen. Dies unterscheidet sich von Calciumcarbonat, das Stearinsäure verwendet. Allerdings ist sein Aktivierungsgrad besser. Dies zeigt, dass die Modifizierungswirkung von Dipalmitoylweinsäurediester mit doppelten hydrophoben Ketten und Dicarbonsäuren besser ist als die von herkömmlicher einkettiger Stearinsäure.
Formel 16: Trockenmodifizierung von Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysat
Modifikator: Eleostearinsäure dient als Rohstoff. Sie reagiert mit Maleinsäureanhydrid durch eine Diels-Alder-Reaktion zu Eleostearinsäureanhydrid. Anschließend wird diese Verbindung hydrolysiert, um Tricarboxyl-Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysat zu erzeugen, einen Modifikator mit mehreren Wirkungspunkten.
Änderungsmethode:
(1) Synthese des Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysats:
- Geben Sie 20,0 g Eleostearinsäure in einen Dreihalskolben.
- Unter ständigem Rühren auf 65 °C erhitzen.
- Fügen Sie dann 3,6 g Maleinsäureanhydrid hinzu.
- Sobald sich das Maleinsäureanhydrid aufgelöst hat, erhöhen Sie die Temperatur auf etwa 140 °C.
- Lassen Sie es 90 Minuten reagieren, um ein braungelbes, viskoses Eleostearinsäureanhydrid zu erhalten.
- Lösen Sie anschließend das Eleostearinsäureanhydrid in etwas Aceton auf, um eine Lösung zu erhalten.
- Fügen Sie eine geeignete Menge Wasser hinzu, um das Anhydrid zu hydrolysieren.
- Lassen Sie es 30 Minuten bei Raumtemperatur stehen, um das Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysat zu erhalten.
(2) Trockenmodifizierung von schwerem Calciumcarbonat:
- Beginnen Sie mit 100 g schwerem Calciumcarbonatpulver.
- Geben Sie es in einen Hochgeschwindigkeitsdispergator.
- Erhitzen Sie es auf 50 °C.
- Fügen Sie dann eine bestimmte Menge Acetonlösung hinzu, die Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysat enthält.
- Mischen und 15 Minuten lang rühren.
- Trocknen Sie es anschließend, bis eine konstante Masse erreicht ist.
- Endlich
Test und Charakterisierung: Aktivierungsgrad, Ölabsorptionswert, Kontaktwinkel, Viskosität und Vorbereitung des Calciumcarbonat/PVC-Verbundmaterials zur Leistungsprüfung.
Änderungswirkung:
Die beste Modifizierung von Calciumcarbonat ist die Verwendung von 1,5% Eleostearinsäureanhydrid-Hydrolysat. Dies führt zu einem Aktivierungsgrad von 83,40%. Es reduziert auch den Ölabsorptionswert auf 28,29 mL/100g und senkt die Viskosität um 46,36%. Der Wasserkontaktwinkel beträgt 99°. Durch das Einfüllen von modifiziertem Calciumcarbonat in PVC wird die Kerbschlagzähigkeit des Verbundwerkstoffs erhöht. Sie steigt von 8,455 kJ/m² auf 10,216 kJ/m². Auch die Bruchdehnung steigt von 16,12% auf 24,52%. Modifiziertes Calciumcarbonat hat eine härtende Wirkung auf PVC-Material.
Formulierung 17: Span60-Modifikation
Modifikator: Sorbitanmonostearat (Span60).
Änderungsmethode:
Wiegen Sie eine bestimmte Menge getrockneten schweren Calciumcarbonatpulvers ab. Messen Sie dann dieselbe Menge für die Kugelmühlenperlen ab. Geben Sie anschließend beides in eine saubere, trockene Kugelmühle und beachten Sie dabei das Kugel-Material-Verhältnis. Wiegen Sie die gewünschte Menge des Modifikators ab. Lösen Sie ihn in wasserfreiem Ethanol auf. Gießen Sie die Mischung dann in die Kugelmühle. Starten Sie die Kugelmühle, um mit der Modifikation zu beginnen. Entfernen Sie nach dem Kugelmahlen die Aufschlämmung. Legen Sie sie dann in einen Trockenofen bei 80 °C. Kühlen Sie sie nach dem Trocknen auf Raumtemperatur ab. Mahlen Sie sie schließlich, um eine Probe modifizierten schweren Calciumpulvers zu erhalten.
Prüfung und Charakterisierung: Aktivierung, Sedimentationsvolumen, Ölabsorptionswert, Partikelgröße.
Änderungswirkung:
Nach der Modifizierung nimmt die Oberflächenaktivierung des schweren Kalziumpulvers zu. Sedimentationsvolumen, Ölabsorptionswert und Partikelgröße nehmen ab. Der Modifikator Span60 wurde erfolgreich auf der Oberfläche des schweren Kalziumpulvers adsorbiert. Dies verbessert die Oberflächeneigenschaften des Pulvers. Die Menge des Modifikators hat den größten Einfluss auf den Modifizierungseffekt. Als nächstes kommt das Kugel-zu-Material-Verhältnis. Danach spielen auch Kugelmahlzeit und Kugelmahlgeschwindigkeit eine wichtige Rolle.
Die besten Voraussetzungen für eine Veränderung sind:
- Kugelmahlgeschwindigkeit: 300 U/min
- Kugelmahlzeit: 1,5 Stunden
- Ball-Material-Verhältnis: 8:1
- Modifikatordosierung: 2,0%
Unter diesen Bedingungen erreicht der Aktivierungsgrad des modifizierten schweren Calciumpulvers 99,2%.
Formel 18: Polyvinylacetat-Polymerisationsmodifizierung
Modifikator: Polyvinylacetat.
Änderungsmethode:
(1) Direkte Modifizierung von Polyvinylacetat. Erhitzen Sie die gemahlene, schwere Calciumcarbonat-Aufschlämmung auf 90 °C. Fügen Sie dann unter schnellem Rühren das polymerisierte Polyvinylacetat hinzu. Rühren Sie 1 Stunde lang bei 90 °C, um die Modifizierung abzuschließen.
(2) In-situ-Polymerisationsmodifizierung von Polyvinylacetat. Mischen Sie Polyvinylalkohol und Natriumdodecylbenzolsulfonat in die gemahlene, schwere Calciumcarbonataufschlämmung. Erhitzen Sie die Aufschlämmung auf 90 °C. Schalten Sie dann den Emulgator ein, um den Polyvinylalkohol vollständig aufzulösen. Lassen Sie es schließlich abkühlen. Kühlen Sie die Mischung auf 68–70 °C ab. Fügen Sie dann OP-10 und 30% des gesamten Vinylacetats hinzu. Rühren Sie 20 Minuten lang. Geben Sie anschließend 0,5% Kaliumpersulfat basierend auf dem gesamten Vinylacetat hinzu. Lassen Sie es 30 Minuten lang reagieren. Geben Sie langsam das restliche Vinylacetat und weitere 0,5% Kaliumpersulfat hinzu. Halten Sie eine Temperatur von 68–70 °C aufrecht, während Sie Vinylacetat hinzufügen. Nachdem Sie das gesamte Vinylacetat hinzugefügt haben, erhöhen Sie die Temperatur auf 90–95 °C. Stellen Sie anschließend den pH-Wert mit einer 10%-Natriumbicarbonatlösung auf 6–7 ein, bis die Reaktion beendet und die Modifikation abgeschlossen ist.
(3) Stearinsäuremodifizierung. Die gemahlene Aufschlämmung aus schwerem Calciumcarbonat wird auf 90 °C erhitzt und die erhitzte und geschmolzene Stearinsäure wird unter Hochgeschwindigkeitsrühren hinzugefügt. Die Temperatur wird 1 Stunde lang gehalten und gerührt, um die Modifizierung abzuschließen. Dehydratisierung, Trocknung und Zerkleinerung von schwerem Calciumcarbonat: Verwenden Sie eine Zentrifuge, um die modifizierte Aufschlämmung aus schwerem Calciumcarbonat zu dehydratisieren. Dieser Prozess erzeugt einen modifizierten Filterkuchen aus schwerem Calciumcarbonat. Der Filterkuchen wird in einen Ofen gegeben und bei 110 °C getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt des Filterkuchens weniger als 0,31 TP3T beträgt, was als abgeschlossen gilt. Der getrocknete Filterkuchen wird in einen Strahlmühle zum Zerkleinern und Sieben. Das nach dem Zerkleinern und Sieben erhaltene Pulver ist das schwere Calciumcarbonatpulver, das zur PVC-Granulierung verwendet wird.
Prüfung und Charakterisierung: thermogravimetrischer Test, Infrarot-Spektrum-Test, PVC-Leistungstest.
Änderungswirkung:
Calciumcarbonat-Aufschlämmung erfordert eine Polymerisationsreaktion. Dadurch haftet Polyvinylacetat an der Oberfläche von Calciumcarbonat.
Mit Polyvinylacetat modifiziertes Calciumcarbonat sorgt dafür, dass PVC-Produkte näher an der ursprünglichen, kräftigen Calciumcarbonatfarbe bleiben. Das ist besser als mit Stearinsäure modifiziertes Calciumcarbonat. Das Polyvinylacetat verringert die Reibung zwischen Calciumcarbonat und PVC-Harz. Es senkt auch die Schmelzviskosität und verhindert, dass PVC-Harz während der Plastifizierung zerfällt.
Mit Polyvinylacetat modifiziertes Calciumcarbonat weist in PVC-Materialien bessere mechanische Eigenschaften auf. Dies gilt im Vergleich zur Modifizierung mit Stearinsäure. Dies liegt hauptsächlich daran, dass Polyvinylacetat dazu beiträgt, dass sich Calciumcarbonat gut mit PVC-Harz vermischt und Elastomere hinzufügt.
Mit Polyvinylacetat modifiziertes Calciumcarbonat (In-situ-Polymerisation) sieht in farbigen PVC-Spritzgussteilen besser aus als mit Stearinsäure modifiziertes Calciumcarbonat. Dies liegt daran, dass Polyvinylacetat hilft, das Kompatibilitätsproblem zwischen schwerem Calciumcarbonat und PVC-Harz zu lösen.
Formel 19: Stärkebeschichtungsmodifizierung
Modifikator: Stärke ist der Hauptmodifikator und Natriumstearat und Natriumhexametaphosphat sind Hilfsstoffe.
Änderungsmethode:
Als Modifikator wird natürliche Polymerstärke verwendet. Mischen Sie zunächst Stärke und schweres Calciumcarbonat gleichmäßig. Bereiten Sie sie dann zu einer Suspension mit dem richtigen Verhältnis und der richtigen Konzentration vor. Rühren Sie dann um und erhitzen Sie die Mischung auf 95 °C. Fügen Sie nach einer Weile eine bestimmte Menge Natriumstearatlösung hinzu. Die Stärke der Mischung durchläuft für eine bestimmte Zeit eine Verbundreaktion. Dieser Prozess hilft, den gewünschten Grad an Hydrophobie zu erreichen. Nach einer Reaktionszeit wird die Temperatur gesenkt, um die Ausnutzungsrate der Stärke zu verbessern. Fügen Sie als Nächstes etwas Natriumhexametaphosphatlösung hinzu. Dadurch wird die Stärke vernetzt und im Wasser ausgefällt. Dadurch können wir Stärke effektiver nutzen. Außerdem wird die Scherfestigkeit des Komplexes auf der Oberfläche von schwerem Calciumcarbonat erhöht.
Zu den Tests und der Charakterisierung gehören:
- Weiße
- Opazität
- Zetapotenzial
- Partikelgröße und -verteilung
- Optische Eigenschaften
- Festigkeitseigenschaften von gefülltem Papier.
Änderungswirkung:
Die besten Voraussetzungen für modifiziertes schweres Calciumcarbonat sind:
- 1,5% Natriumhexametaphosphat
- 20% Mischungskonzentration
- 60℃ für die Niederschlagsreaktion
- 200 U/min Rührgeschwindigkeit.
Durch die Modifizierung verringert sich die Weiße und Opazität von schwerem Calciumcarbonat. Das Zetapotential verschiebt sich von positiv zu negativ. Modifiziertes schweres Calciumcarbonat hat Partikel, die etwa sechsmal größer sind als die von unmodifiziertem schwerem Calciumcarbonat. Seine Konsistenz beträgt etwa 1/11 der des unmodifizierten Typs. Außerdem ist der Bereich der Partikelgrößenverteilung enger.
Bei gleichem Aschegehalt zeigt modifiziertes schweres Calciumcarbonat-Füllpapier eine viel bessere Leistung. Seine Faserbindungsstärke in Z-Richtung ist viel höher als die von unmodifiziertem schwerem Calciumcarbonat-Füllpapier. Das modifizierte schwere Calciumcarbonat-Füllpapier ist weniger weiß und weniger undurchsichtig als die unmodifizierte Variante. Der Unterschied ist jedoch nicht signifikant. Mit zunehmender Füllmenge hält unmodifiziertes schweres Calciumcarbonat anfangs mehr. Dann übernimmt modifiziertes schweres Calciumcarbonat die Führung. Insgesamt sind ihre Rückhalteraten ähnlich. Mit zunehmender Menge an kationischem Polyacrylamid (CPAM) hält das modifizierte schwere Calciumcarbonat anfangs mehr zurück als die unmodifizierte Art. Dann steigt die Rückhalterate für unmodifiziertes schweres Calciumcarbonat wieder an. Die Gesamtrückhalteraten sind jedoch für beide Arten recht ähnlich. Eine Stärkemodifizierung von schwerem Calciumcarbonat kann die Leimungswirkung von Alkylketendimer (AKD) in gefülltem Papier verbessern.
Formel 20: Integrierte Verarbeitung mit Titanat-Kopplungsmittel und Luftstromfräsen
Modifikator: Titanat-Kopplungsmittel; es macht 50% der Modifikatorlösung aus. Das verwendete Lösungsmittel ist wasserfreies Ethanol.
Änderungsmethode:
Es wird die integrierte Behandlungsmethode aus Luftstromzerkleinerung und Oberflächenmodifizierung angewendet. Geben Sie zunächst 1,5 kg schwere Kalziumpartikel in die Luftstromzerkleinerungskammer. Verwenden Sie anschließend die Zerstäuberdüse und eine Schlauchpumpe, um die Modifikatorlösung in die Modifikationskammer zu sprühen. Die Überschallzerkleinerungsdüse wird eingeschaltet. Hochdruckluft zerkleinert die schweren Kalziumpartikel in der Kammer. Dieser Prozess hilft, die Oberfläche zu modifizieren und eine Luftstromzerkleinerung zu erreichen. Wiegen Sie das ultrafeine schwere Kalziumpulver alle 5 Minuten. Geben Sie dann die gleiche Menge schweres Kalziumpulver in die Zerkleinerungskammer. Dadurch bleibt die Masse des schweren Kalziumpulvers in der Kammer konstant. Das integrierte Zerkleinerungs- und Modifikationsexperiment endet nach 30 Minuten.
Test und Charakterisierung:
Die Zerkleinerungsabgaberate wird verwendet, um die Zerkleinerungswirkung des Luftstroms bei schweren Kalziumpartikeln zu bewerten. Eine schnellere Zerkleinerungsabgaberate verbraucht weniger Zerkleinerungsenergie für schwere Kalziumpartikel, selbst bei gleicher Radgeschwindigkeit. Dies führt auch zu einer besseren Zerkleinerungswirkung. Wir untersuchen die Partikelgrößenverteilung des Pulvers. So können wir feststellen, ob sich durch den Modifizierungsprozess die Größe des schweren Kalziumpulvers ändert. Wenn sich die Partikelgröße des schweren Kalziumpulvers nicht stark ändert, ist die Zerkleinerungswirkung umso besser, je schneller die Abgaberate ist. Ultrafeines schweres Kalzium und flüssiges Paraffin zeigen, wie sich die Oberflächenmodifizierung auf die Viskosität auswirkt. Eine geringere Viskosität bedeutet, dass sich ultrafeines schweres Kalziumpulver besser mit der organischen Matrix vermischt. Außerdem lässt es sich dadurch leichter gleichmäßig verteilen. Dies führt zu einer besseren Oberflächenmodifizierungswirkung.
Änderungswirkung:
Das Ändern der Oberfläche während der Luftstrompulverisierung kann die Ausstoßrate von ultrafeinem, schwerem Kalziumpulver erhöhen. Wenn die Luftstromtemperatur 60 °C erreicht, hat die Modifikatorlösung einen Massenanteil von 50%-Kopplungsmitteln und fließt mit 1,5 ml/min. Dadurch steigt die Ausstoßrate schwerer Kalziumpartikel von 21,0 g/min auf 56,7 g/min. Dies ist eine Steigerung von 170%. Die Luftstrompulverisierung verändert die Oberfläche von schwerem Kalziumpulver. Dadurch vermischt es sich gut mit der organischen Matrix. Dieser Prozess verändert die Partikelgröße des ultrafeinen, schweren Kalziumpulvers nicht wesentlich. Die Größe hängt hauptsächlich von der Rotationsgeschwindigkeit des Sortierrads ab.