Kalsium karbonat ialah sebatian tak organik yang menyayangi air. Ia mempunyai banyak struktur hidroksil pada permukaannya. Ia mempunyai sedikit pertalian untuk polimer organik. Ia membentuk agregat dengan mudah tetapi tersebar tidak sekata di dalamnya. Ini mewujudkan kecacatan pada antara muka antara bahan komposit. Permohonan langsung mempunyai hasil yang buruk. Kelemahan ini menjadi lebih jelas apabila jumlah pengisian meningkat. Pengisian yang berlebihan malah boleh menyebabkan produk tidak boleh digunakan. Untuk meningkatkan kesan pengukuhan kalsium karbonat, kita perlu mengubah suai serbuk. Kita juga perlu menambah baik penyebarannya dalam komposit. Ini akan meningkatkan sifat fizikal komposit yang diisi kalsium karbonat. Kita harus menggunakan kaedah yang berbeza untuk meluaskan penggunaan bahan. Ini akan menjadikannya bahan yang berfungsi, mengukuhkan dan mengisi.
Terdapat dua cara utama untuk mengubah suai kalsium karbonat. Satu adalah untuk menukar saiz Zarah. Ini menjadikan zarah sama ada halus atau sangat halus. Ia meningkatkan keterserakan mereka dalam resin. Perubahan ini menjadikan plastik, getah dan produk lain lebih kuat. Ia melakukannya dengan membiarkan zarah menguatkannya. Zarahnya kecil dan mempunyai luas permukaan tertentu yang besar.
Cara lain ialah memperbaiki permukaan serbuk. Ini mengubahnya daripada hidrofilik kepada lipofilik. Ini meningkatkan keserasian serbuk dengan resin organik. Ini juga menambah baik pemprosesan dan sifat fizikal dan mekanikal produk.
Kaedah ini terutamanya menggunakan pengubah permukaan untuk mengaktifkan permukaan kalsium karbonat. Berikut memperkenalkan beberapa pengubah permukaan utama untuk kalsium karbonat.
Pengubah suai bukan organik
Penyebar elektrolit tak organik melekat pada permukaan nano kalsium karbonat. Mereka boleh melakukan dua perkara. Pertama, mereka mencipta tolakan elektrostatik yang kuat dengan meningkatkan potensi permukaan. Kedua, mereka mendorong kesan penolakan spatial yang kuat.
Pada masa yang sama, ia juga boleh menjadikan permukaan nano kalsium karbonat lebih mudah dibasahi air. Ini menghalangnya daripada bergumpal di dalam air.
Bahan bukan organik biasanya digunakan. Mereka terutamanya termasuk asid fosforik pekat, aluminat, dan garam tak organik. Mereka juga mempunyai ion asid, alkali, tawas, dan bukan organik. Nano kalsium karbonat mempunyai rintangan asid yang lemah. Ini mengehadkan skop penggunaannya. Asid fosforik boleh mengubah suai permukaannya. Ini membentuk lengkap dan padat salutan. Salutan menggunakan kesan hidrofobik. Ia juga menggunakan penghalang sterik untuk menghalangnya daripada menyentuh ion hidrogen dalam. Ini boleh meningkatkan penyebaran dan pengaktifan kalsium karbonat. Ini juga akan meningkatkan rintangan asidnya dan meluaskan aplikasinya.
pH produk adalah dari 5.0 hingga 8.0. Ini turun 1.0~5.0 daripada sebelum rawatan. Produk ini sukar larut dalam asid lemah seperti asid asetik. Ia mempunyai rintangan asid yang baik. Produk ini boleh digunakan dalam industri. Ini termasuk plastik, getah, salutan, pembuatan kertas, makanan dan ubat gigi.
Asid lemak dan pengubah garamnya
Pengubah suai asid lemak atau stearat ialah pengubah pengisi kalsium karbonat tradisional. Ia adalah murah dan mempunyai kesan pengubahsuaian yang baik pada pengisi kalsium karbonat. Jenis pengubah suai ini terutamanya alifatik, aromatik atau aralkil. Ia mengandungi kumpulan hidroksil, amino, atau tiol. Satu hujung molekul asid lemak ini ialah kumpulan alkil rantai panjang. Ia bagus untuk digabungkan dengan polimer. Hujung RCOO yang lain boleh terikat dengan ion kalsium pada permukaan kalsium karbonat. Ikatan ini membentuk lapisan salutan aktif. Ia menghalang zarah kalsium karbonat daripada bergumpal. Asid lemak yang biasa digunakan ialah asid stearik dan garamnya. Selain itu, lignin, asid resin, dan garamnya juga boleh digunakan untuk merawat permukaan kalsium karbonat.
Jea et al. Saya mengkaji kesan kalsium karbonat yang diubah suai asid stearik pada aliran polipropilena. Keputusan menunjukkan bahawa ia telah meningkatkan kekuatan dan keliatan polipropilena.
Pengubah suai fosfat
Ester fosfat terutamanya menukar serbuk kalsium karbonat. Ia melakukan ini dengan bertindak balas Ca2+ dengan permukaan serbuk dengan membentuk ester. Ini membentuk garam kalsium fosfat pada permukaan serbuk. Ini mengubah sifat serbuk. Sebatian ester fosfat boleh mengubah suai serbuk kalsium karbonat. Ini boleh meningkatkan kebolehprosesan dan kekuatan komposit. Ia juga meningkatkan rintangan asid dan keselamatan kebakaran.
Yan et al. mengkaji struktur mikro dan sifat fizikal komposit nano-kalsium karbonat yang diubah suai fosfat PVC/baru. Keputusan menunjukkan komposit PVC teguh nano-kalsium karbonat yang diubah suai banyak. Ia meningkatkan sifat fizikal mereka.
Pengubah suai ejen gandingan
Ejen gandingan adalah bahan dengan struktur amphiphilic. Satu bahagian molekul mempunyai kumpulan polar hidrofilik. Mereka boleh bertindak balas dengan kumpulan berfungsi pada permukaan serbuk. Ini membentuk kuat kimia bon. Bahagian lain mempunyai kumpulan hidrofobik bukan kutub. Mereka boleh bertindak balas atau kusut dengan polimer organik. Tindakan ini menggabungkan serbuk kalsium karbonat dan matriks polimer dengan kukuh. Ini adalah dua bahan dengan sifat yang sangat berbeza. Mereka menggabungkannya melalui lapisan antara muka.
Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai tiga masalah. Pertama, harga ejen gandingan adalah tinggi. Kedua, yang berbeza adalah selektif untuk polimer yang berbeza. Selain itu, apabila digunakan dalam sesetengah polimer, ia boleh menghitamkan warna. Mereka juga terdedah kepada rosak semasa penyimpanan atau pencampuran.
Berpuluh-puluh agen digunakan untuk merawat permukaan kalsium karbonat. Mereka digunakan di dalam dan di luar negara. Ejen gandingan yang biasa digunakan termasuk silane, titanat, dan aluminat. Terdapat juga ejen gandingan komposit, dsb.
Pengenalan 4 agen gandingan untuk kalsium karbonat yang diubah suai
Ejen gandingan silane
Ejen gandingan silane telah dibangunkan lebih awal dan merupakan jenis ejen gandingan yang paling banyak digunakan. Bagi kebanyakan agen gandingan silane, terdapat terlalu sedikit kumpulan hidroksil. Jadi, sukar atau mustahil untuk bertindak balas dengan kalsium karbonat yang berat. Ejen gandingan resin dan silan berubah hanya apabila mereka mempunyai kumpulan yang serupa. He Yi et al. Mereka memilih ejen gandingan silane KH560. Mereka menggunakannya untuk mengubah suai permukaan kalsium karbonat berat. Mereka meletakkan kalsium karbonat berat yang diubah suai ke dalam resin epoksi. Ini meningkatkan kestabilan terma, keserasian dan rintangan kakisan salutan epoksi.
Ejen gandingan Titanate
Ejen Gandingan Titanate adalah produk. Syarikat Petrokimia Kenrich di Amerika Syarikat membangunkannya. Mereka dibuat pada akhir 1970-an. Ejen Gandingan Titanate dibahagikan kepada jenis berdasarkan Struktur Molekul. Terdapat empat jenis: monoalkoksi, monoalkoksi pirofosfat, koordinasi, dan kelat. Antaranya, jenis monoalkoksi adalah baik untuk sistem pengisi kering. Sistem ini tidak mengandungi air percuma. Mereka hanya mempunyai air terikat secara kimia atau air terikat secara fizikal. Tiga jenis ejen gandingan titanat yang lain tidak mempunyai keperluan kandungan air.
Ejen Gandingan Titanate Mempengaruhi Kalsium Karbonat Berat. Industri getah menggunakannya untuk mengurangkan jumlah getah dan antioksidan. Ia juga meningkatkan ketahanan haus produk dan prestasi anti-penuaan. Ejen gandingan ditambah kepada kalsium karbonat berat dalam salutan. Ia meningkatkan keterserakan, kecairan, kestabilan haba dan sifat mekanikal. Ia digunakan dalam pembuatan kertas untuk meningkatkan kekuatan kertas dan percetakan. Walaupun ia berkesan, ia mempunyai banyak kelemahan. Ia mudah mengoksida dan berubah warna. Ia terurai pada suhu rendah. Penghujung organiknya terdedah kepada kerosakan atau hidrolisis. Ia berbahaya kepada manusia dan alam sekitar. Kelemahan ini sangat mengehadkan penggunaannya.
Ejen gandingan alumina
Universiti Normal Fujian mencipta ejen gandingan aluminat. Ia boleh meningkatkan kekuatan dan kecekapan produk. Ia berfungsi seperti ejen gandingan titanate. Ejen gandingan aluminat mempunyai kelebihan berbanding ejen gandingan titanat. Ia mempunyai warna terang, tidak toksik, pepejal pada suhu bilik, dan stabil dari segi haba. Ia juga mudah digunakan. Pada masa yang sama, ejen gandingan aluminat juga menambah beberapa kesan pelincir dan pemplastikan. Jadi, ia mengubah suai kalsium karbonat berat lebih baik daripada silane dan titanat. Orang sering menggunakan kalsium karbonat berat untuk mengisi polipropilena. Mereka juga menggunakannya untuk mengisi polivinil klorida dan poliuretana keras. Mereka menggunakan agen gandingan aluminat untuk mengubah suainya. Jumlah pengisian meningkat. Tetapi, produk yang dihasilkan masih mempunyai sifat yang baik. Mereka juga mengurangkan kos.
Pengubah suai gandingan komposit
Pengubah suai adalah berdasarkan agen gandingan. Ia digabungkan dengan pengubah suai lain, agen permukaan dan agen penghubung silang. Mereka menggunakannya untuk mengubah suai kalsium karbonat berat. Dua atau lebih pengubah dipilih pada masa yang sama untuk mengubah suai kalsium karbonat yang berat. Ini membolehkan setiap kelebihan pengubah suai bersinar. Kesan pengubahsuaian kalsium karbonat berat adalah lebih baik. Ia dapat memenuhi pelbagai keperluan dengan lebih baik.
Pengubahsuai Polimer
Menambah polimer kepada kalsium karbonat boleh meningkatkan kestabilan penyebarannya. Ini benar dalam sistem bukan akueus. Orang ramai secara amnya percaya bahawa kalsium karbonat bersalut polimer mempunyai dua jenis. Dalam satu jenis, monomer mula-mula menjerap ke permukaan serbuk. Kemudian, ia mula berpolimer. Ia membentuk lapisan polimer yang sangat nipis di permukaan. Yang lain ialah melarutkan polimer dalam pelarut yang baik. Kemudian, masukkan kalsium karbonat. Polimer perlahan-lahan terserap pada kalsium karbonat. Ini tidak termasuk pelarut dan membentuk salutan. Polimer ini boleh melekat pada permukaan serbuk kalsium karbonat secara berarah. Ini memberikan serbuk ciri bercas. Polimer membentuk lapisan pada permukaan serbuk. Mereka melakukan ini melalui penjerapan fizikal dan kimia. Lapisan ini menghentikan zarah serbuk daripada bergumpal dan meningkatkan keterserakannya. Pada masa yang sama, ia mempunyai rantai karbon lipofilik yang lebih panjang. Ia juga berfungsi dengan baik dengan resin. Ia mempunyai interaksi yang kuat dan kesan gandingan yang baik.
Menambah nano kalsium karbonat pada PMMA mengurangkan saiz zarahnya ke paras nanometer. Ia juga menjadikan produk lebih kuat dan lebih keras. Apabila diubah suai dengan kopolimer asid sulfonat alkoksistirena-stirena, keterserakan juga bertambah baik dengan ketara. Oligomer poliolefin, seperti lilin polietilena dan polipropilena rawak, terikat dengan baik kepada nano-kalsium karbonat. Mereka mempunyai kesan pembasahan yang baik. Kita boleh mencampurkannya dengan nano-kalsium karbonat dalam perkadaran tertentu. Kemudian kita boleh menambah surfaktan. Proses ini menjadikan mereka pengisi masterbatch baharu. Pengisi ini digunakan secara meluas dalam banyak bidang.
Serbuk EPIC menghasilkan 4 jenis peralatan pengubahsuaian salutan permukaan kalsium karbonat
Rawatan serbuk kalsium karbonat telah bertambah baik. Kalsium karbonat yang dirawat permukaan mempunyai banyak kegunaan dan prestasi unggul. Jadi, negara bersaing untuk membangunkan rawatan untuknya. Objektif utama adalah untuk membangunkan dan mencipta pengubahsuai permukaan baharu. Mereka mestilah toksik rendah atau tidak toksik dan mempunyai kesan yang ketara. Ini adalah objektif utama industri kalsium karbonat.