Carbonato de calcio El carbonato de calcio es un compuesto inorgánico que se caracteriza por su afinidad por el agua y que posee numerosas estructuras hidroxílicas en su superficie. Tiene poca afinidad por los polímeros orgánicos. Forma agregados con facilidad, pero se dispersa de forma desigual en ellos, lo que genera defectos en las interfases entre los materiales compuestos. La aplicación directa tiene malos resultados. Estos defectos se hacen más evidentes a medida que aumenta la cantidad de relleno. Un relleno excesivo puede incluso hacer que el producto sea inutilizable. Para mejorar el efecto reforzante del carbonato de calcio, es necesario modificar el polvo. También es necesario mejorar su dispersión en los compuestos. Esto mejorará las propiedades físicas de los compuestos rellenos de carbonato de calcio. Deberíamos utilizar diferentes métodos para ampliar los usos del material. Esto lo convertirá en un material funcional, de refuerzo y de relleno.
Hay dos formas principales de modificar el carbonato de calcio. Una es cambiar el tamaño de partículaEsto hace que las partículas sean finas o ultrafinas y mejora su dispersabilidad en la resina. Este cambio hace que los plásticos, el caucho y otros productos sean más fuertes, ya que permite que las partículas los refuercen. Las partículas son diminutas y tienen una gran área de superficie específica.
La otra forma es mejorar la superficie del polvo. Esto lo cambia de hidrofílico a lipófilo. Esto aumenta la compatibilidad del polvo con las resinas orgánicas. Esto también mejora el procesamiento y las propiedades físicas y mecánicas del producto.
Este método utiliza principalmente modificadores de superficie para activar la superficie del carbonato de calcio. A continuación se presentan varios modificadores de superficie principales para el carbonato de calcio.
modificador inorgánico
Los dispersantes de electrolitos inorgánicos se adhieren a la superficie del nanocarbonato de calcio. Pueden hacer dos cosas. En primer lugar, crean una fuerte repulsión electrostática al aumentar el potencial de la superficie. En segundo lugar, inducen un fuerte efecto de repulsión espacial.
Al mismo tiempo, también puede hacer que la superficie del nanocarbonato de calcio sea más humectable con el agua. Esto evita que se aglomere en el agua.
Las sustancias inorgánicas se utilizan comúnmente. Entre ellas se encuentran principalmente el ácido fosfórico condensado, el aluminato y las sales inorgánicas. También tienen iones ácidos, alcalinos, de alumbre e inorgánicos. El nanocarbonato de calcio tiene poca resistencia a los ácidos, lo que limita su ámbito de uso. El ácido fosfórico puede modificar su superficie, lo que forma una capa densa y completa. revestimientoEl recubrimiento utiliza el efecto hidrofóbico. También utiliza un impedimento estérico para evitar que entre en contacto con los iones de hidrógeno internos. Esto puede mejorar la dispersión y activación del carbonato de calcio. Esto también mejorará su resistencia a los ácidos y ampliará sus aplicaciones.
El pH del producto es de 5,0 a 8,0. Esto es un 1,0 ~ 5,0 menos que antes del tratamiento. El producto es difícil de disolver en ácidos débiles como el ácido acético. Tiene buena resistencia a los ácidos. Este producto se puede utilizar en industrias. Estos incluyen plásticos, caucho, revestimientos, fabricación de papel, alimentos y pasta de dientes.
Ácidos grasos y sus sales modificadoras.
Los modificadores de ácidos grasos o estearato son modificadores tradicionales de rellenos de carbonato de calcio. Son económicos y tienen buenos efectos de modificación de las cargas de carbonato de calcio. Este tipo de modificador es principalmente alifático, aromático o aralquilo. Contiene grupos hidroxilo, amino o tiol. Un extremo de esta molécula de ácido graso es un grupo alquilo de cadena larga. Es bueno para combinar con polímeros. El otro extremo de RCOO puede unirse con iones de calcio en la superficie del carbonato de calcio. Esta unión forma una capa de recubrimiento activa. Evita que las partículas de carbonato de calcio se aglomeren. Los ácidos grasos comúnmente utilizados son el ácido esteárico y sus sales. Además, la lignina, el ácido resínico y sus sales también se pueden utilizar para tratar la superficie del carbonato de calcio.
Jea et al. Estudié el efecto del carbonato de calcio modificado con ácido esteárico sobre el flujo de polipropileno. Los resultados mostraron que mejoró enormemente la resistencia y tenacidad del polipropileno.
Modificadores de fosfato
El éster de fosfato cambia principalmente el polvo de carbonato de calcio. Lo hace haciendo reaccionar Ca2+ con la superficie del polvo para formar un éster. Esto forma una sal de fosfato de calcio en la superficie del polvo. Esto cambia las propiedades del polvo. Los compuestos de éster de fosfato pueden modificar el polvo de carbonato de calcio. Esto puede mejorar en gran medida la procesabilidad y la resistencia de los compuestos. También mejora la resistencia a los ácidos y la seguridad contra incendios.
Yan et al. Estudió la microestructura y las propiedades físicas de PVC/nuevos compuestos de nanocarbonato de calcio modificados con fosfato. Los resultados mostraron que los compuestos de PVC endurecidos con nanocarbonato de calcio modificado. Mejoró sus propiedades físicas.
Modificador del agente de acoplamiento
El agente de acoplamiento es una sustancia con una estructura anfifílica. Una parte de la molécula tiene grupos polares hidrófilos. Pueden reaccionar con grupos funcionales en la superficie del polvo. Esto forma químico enlaces. La otra parte tiene grupos hidrófobos no polares. Pueden reaccionar o enredarse con polímeros orgánicos. Esta acción combina firmemente el polvo de carbonato de calcio y la matriz polimérica. Se trata de dos materiales con propiedades muy diferentes. Los combinan a través de la capa de interfaz.
Sin embargo, este método tiene tres problemas. En primer lugar, el precio de los agentes acoplantes es elevado. En segundo lugar, diferentes son selectivos para diferentes polímeros. Además, cuando se utilizan en algunos polímeros, pueden decolorarse. También son propensos a descomponerse durante el almacenamiento o la mezcla.
Se utilizan decenas de agentes para tratar superficies de carbonato de calcio. Se utilizan tanto en el país como en el extranjero. Los agentes de acoplamiento comúnmente utilizados incluyen silano, titanato y aluminato. También existen agentes de acoplamiento compuestos, etc.
Introducción de 4 agentes de acoplamiento para carbonato de calcio modificado.
Un agente de acoplamiento de silano
El agente de acoplamiento de silano se desarrolló temprano y es el tipo de agente de acoplamiento más utilizado. Para la mayoría de los agentes de acoplamiento de silano, hay muy pocos grupos hidroxilo. Por lo tanto, es difícil o incluso imposible reaccionar con carbonato de calcio pesado. La resina y el agente de acoplamiento silano se modifican sólo cuando tienen grupos similares. Él Yi et al. Eligieron el agente acoplante de silano KH560. Lo usaron para modificar la superficie del carbonato de calcio pesado. Pusieron el carbonato de calcio pesado modificado en resina epoxi. Esto mejoró la estabilidad térmica, la compatibilidad y la resistencia a la corrosión del recubrimiento epoxi.
Agente de acoplamiento de titanato
El agente de acoplamiento Titanate es un producto. Kenrich Petrochemical Company en Estados Unidos lo desarrolló. Fueron fabricados a finales de los años 1970. Los agentes de acoplamiento de titanato se dividen en tipos según la estructura molecular. Hay cuatro tipos: monoalcoxi, monoalcoxi pirofosfato, coordinación y quelato. Entre ellos, el tipo monoalcoxi es bueno para sistemas de relleno seco. Estos sistemas no contienen agua libre. Sólo tienen agua unida químicamente o físicamente. Los otros tres tipos de agentes de acoplamiento de titanato no tienen requisitos de contenido de agua.
Los agentes de acoplamiento de titanato afectan al carbonato de calcio pesado. La industria del caucho lo utiliza para reducir la cantidad de caucho y antioxidantes. También mejora la resistencia al desgaste del producto y el rendimiento antienvejecimiento. El agente de acoplamiento se añade al carbonato de calcio pesado del recubrimiento. Mejora la dispersabilidad, fluidez, estabilidad térmica y propiedades mecánicas. Se utiliza en la fabricación de papel para mejorar la resistencia y la impresión del papel. Aunque es eficaz, tiene muchos inconvenientes. Se oxida y se decolora fácilmente. Se descompone a bajas temperaturas. Su extremo orgánico es propenso a descomponerse o hidrólisis. Es perjudicial para las personas y el medio ambiente. Estos defectos limitan enormemente su uso.
Agente de acoplamiento de aluminato
La Universidad Normal de Fujian creó un agente acoplante de aluminato. Puede mejorar la resistencia y la eficiencia de un producto. Funciona como un agente acoplante de titanato. El agente de acoplamiento de aluminato tiene ventajas sobre el agente de acoplamiento de titanato. Tiene un color claro, no es tóxico, es sólido a temperatura ambiente y térmicamente estable. También es fácil de usar. Al mismo tiempo, el agente de acoplamiento de aluminato también añade algunos efectos lubricantes y plastificantes. Por lo tanto, modifica el carbonato de calcio pesado mejor que el silano y el titanato. La gente suele utilizar carbonato de calcio pesado para rellenar polipropileno. También lo utilizan para rellenar cloruro de polivinilo y poliuretano duro. Utilizan un agente acoplante de aluminato para modificarlo. La cantidad de relleno aumentó. Sin embargo, los productos resultantes todavía tienen buenas propiedades. También reducen el costo.
Modificador de acoplamiento compuesto
El modificador se basa en un agente de acoplamiento. Se combina con otros modificadores, agentes de superficie y agentes reticulantes. Lo utilizan para modificar el carbonato de calcio pesado. Se seleccionan dos o más modificadores al mismo tiempo para modificar el carbonato de calcio pesado. Esto permite que brillen las ventajas de cada modificador. El efecto de modificación del carbonato de calcio pesado es mejor. Puede satisfacer mejor varias necesidades.
Modificadores de polímeros
Agregar polímero al carbonato de calcio puede mejorar la estabilidad de su dispersión. Esto es cierto en sistemas no acuosos. En general, la gente cree que el carbonato de calcio recubierto de polímero tiene dos tipos. En un tipo, el monómero primero se adsorbe en la superficie del polvo. Luego comienza a polimerizar. Forma una capa de polímero muy fina en la superficie. La otra es disolver el polímero en un buen disolvente. Luego, agregue carbonato de calcio. El polímero se adsorbe lentamente sobre el carbonato de calcio. Esto excluye el disolvente y forma una capa. Estos polímeros pueden adherirse a la superficie del polvo de carbonato de calcio de forma direccional. Esto le da al polvo una característica cargada. Los polímeros forman una capa sobre la superficie del polvo. Lo hacen mediante adsorción física y química. Esta capa evita que las partículas de polvo se aglomeren y mejora su dispersabilidad. Al mismo tiempo, tiene una cadena de carbonos lipófila más larga. También funciona bien con resina. Tiene una fuerte interacción y un buen efecto de acoplamiento.
La adición de nanocarbonato de calcio al PMMA reduce el tamaño de sus partículas al nivel nanométrico. También hace que el producto sea más fuerte y resistente. Cuando se modifica con un copolímero de ácido alcoxiestireno-estirenosulfónico, la dispersabilidad también mejora significativamente. Los oligómeros de poliolefina, como cera de polietileno y polipropileno aleatorio, se adhieren bien al nanocarbonato de calcio. Tienen buenos efectos humectantes. Podemos mezclarlos con nanocarbonato de calcio en una cierta proporción. Luego podemos agregar surfactantes. Este proceso los convierte en nuevos rellenos de masterbatch. Estos rellenos se usan ampliamente en muchos campos.
EPIC Powder produce 4 tipos de equipos de modificación de recubrimientos de superficies de carbonato de calcio
Ha mejorado el tratamiento del polvo de carbonato de calcio. El carbonato de calcio con superficie tratada tiene numerosos usos y un rendimiento superior. Por eso, los países están compitiendo para desarrollar tratamientos para ello. El objetivo principal es desarrollar y crear nuevos modificadores de superficies. Deben ser poco tóxicos o no tóxicos y tener efectos significativos. Este es el objetivo principal de la industria del carbonato de calcio.