Carbonato de cálcio é um composto inorgânico que ama água. Ele tem muitas estruturas hidroxila em sua superfície. Ele tem pouca afinidade por polímeros orgânicos. Ele forma agregados facilmente, mas se dispersa de forma desigual dentro deles. Isso cria defeitos nas interfaces entre materiais compostos. A aplicação direta tem resultados ruins. Essas falhas se tornam mais óbvias à medida que a quantidade de enchimento aumenta. O enchimento excessivo pode até tornar o produto inutilizável. Para aumentar o efeito de reforço do carbonato de cálcio, precisamos modificar o pó. Também precisamos melhorar sua dispersão em compósitos. Isso melhorará as propriedades físicas dos compósitos preenchidos com carbonato de cálcio. Devemos usar métodos diferentes para ampliar os usos do material. Isso o tornará um material funcional, de reforço e de enchimento.
Existem duas maneiras principais de modificar o carbonato de cálcio. Uma é mudar o tamanho da partícula. Isso torna as partículas finas ou ultrafinas. Melhora sua dispersibilidade na resina. Essa mudança torna plásticos, borracha e outros produtos mais fortes. Isso é feito permitindo que as partículas os reforcem. As partículas são minúsculas e têm uma grande área de superfície específica.
A outra forma é melhorar a superfície do pó. Isso muda de hidrofílico para lipofílico. Isto aumenta a compatibilidade do pó com resinas orgânicas. Isto também melhora o processamento e as propriedades físicas e mecânicas do produto.
Este método usa principalmente modificadores de superfície para ativar a superfície do carbonato de cálcio. A seguir são apresentados vários modificadores de superfície principais para carbonato de cálcio.
Modificador inorgânico
Dispersantes eletrolíticos inorgânicos aderem à superfície do nano carbonato de cálcio. Eles podem fazer duas coisas. Primeiro, eles criam uma forte repulsão eletrostática, aumentando o potencial da superfície. Em segundo lugar, induzem um forte efeito de repulsão espacial.
Ao mesmo tempo, também pode tornar a superfície do nanocarbonato de cálcio mais molhável à água. Isso evita que ele se acumule na água.
Substâncias inorgânicas são comumente usadas. Elas incluem principalmente ácido fosfórico condensado, aluminato e sais inorgânicos. Elas também têm ácido, álcali, alúmen e íons inorgânicos. O nano carbonato de cálcio tem baixa resistência a ácidos. Isso limita seu escopo de uso. O ácido fosfórico pode modificar sua superfície. Isso forma uma solução completa e densa revestimento. O revestimento usa o efeito hidrofóbico. Ele também usa um impedimento estérico para evitar que ele toque os íons de hidrogênio internos. Isso pode melhorar a dispersão e ativação do carbonato de cálcio. Isso também melhorará sua resistência a ácidos e ampliará suas aplicações.
O pH do produto é de 5,0 a 8,0. Isso caiu 1,0 ~ 5,0 em relação ao período anterior ao tratamento. O produto é difícil de dissolver em ácidos fracos como o ácido acético. Possui boa resistência a ácidos. Este produto pode ser utilizado em indústrias. Isso inclui plásticos, borracha, revestimentos, fabricação de papel, alimentos e pasta de dente.
Ácidos graxos e seus sais modificadores
Modificadores de ácidos graxos ou estearato são modificadores tradicionais de enchimentos de carbonato de cálcio. Eles são baratos e têm bons efeitos de modificação nas cargas de carbonato de cálcio. Este tipo de modificador é principalmente alifático, aromático ou aralquil. Ele contém grupos hidroxila, amino ou tiol. Uma extremidade desta molécula de ácido graxo é um grupo alquil de cadeia longa. É bom combinar com polímeros. A outra extremidade do RCOO pode se ligar aos íons de cálcio na superfície do carbonato de cálcio. Esta ligação forma uma camada de revestimento ativa. Impede a aglomeração de partículas de carbonato de cálcio. Os ácidos graxos comumente usados são o ácido esteárico e seus sais. Além disso, a lignina, o ácido resínico e seus sais também podem ser usados para tratar a superfície do carbonato de cálcio.
Jea et al. Estudei o efeito do carbonato de cálcio modificado com ácido esteárico no fluxo do polipropileno. Os resultados mostraram que melhorou muito a resistência e a tenacidade do polipropileno.
Modificadores de fosfato
O éster de fosfato altera principalmente o pó de carbonato de cálcio. Ele faz isso reagindo o Ca2+ com a superfície do pó formando um éster. Isto forma um sal de fosfato de cálcio na superfície do pó. Isso altera as propriedades do pó. Compostos de éster de fosfato podem modificar o pó de carbonato de cálcio. Isto pode melhorar muito a processabilidade e a resistência dos compósitos. Também melhora a resistência a ácidos e a segurança contra incêndio.
Yan et al. estudaram a microestrutura e as propriedades físicas de compósitos de PVC / novo carbonato de nanocálcio modificado com fosfato. Os resultados mostraram muito os compósitos de PVC temperados com nano-carbonato de cálcio modificado. Melhorou suas propriedades físicas.
Modificador de agente de acoplamento
O agente de acoplamento é uma substância com estrutura anfifílica. Uma parte da molécula tem grupos polares hidrofílicos. Eles podem reagir com grupos funcionais na superfície do pó. Isso forma fortes químico ligações. A outra parte tem grupos hidrofóbicos não polares. Eles podem reagir ou emaranhar-se com polímeros orgânicos. Esta ação combina firmemente o pó de carbonato de cálcio e a matriz do polímero. Estes são dois materiais com propriedades muito diferentes. Eles os combinam através da camada de interface.
No entanto, este método tem três problemas. Primeiro, o preço dos agentes de acoplamento é alto. Segundo, diferentes são seletivos para diferentes polímeros. Além disso, quando usados em alguns polímeros, eles podem descolorir. Eles também são propensos a quebrar durante o armazenamento ou mistura.
Dezenas de agentes são usados para tratar superfícies de carbonato de cálcio. Eles são usados tanto em casa como no exterior. Os agentes de acoplamento comumente usados incluem silano, titanato e aluminato. Existem também agentes de acoplamento compostos, etc.
Introdução de 4 agentes de acoplamento para carbonato de cálcio modificado
Um agente de acoplamento de silano
O agente de acoplamento de silano foi desenvolvido cedo e é o tipo de agente de acoplamento mais amplamente utilizado. Para a maioria dos agentes de acoplamento de silano, existem poucos grupos hidroxila. Portanto, é difícil ou mesmo impossível reagir com carbonato de cálcio pesado. A resina e o agente de acoplamento silano são modificados apenas quando possuem grupos semelhantes. He Yi et al. Eles escolheram o agente de acoplamento de silano KH560. Eles o usaram para modificar a superfície do carbonato de cálcio pesado. Eles colocaram o carbonato de cálcio pesado modificado em resina epóxi. Isto melhorou a estabilidade térmica, compatibilidade e resistência à corrosão do revestimento epóxi.
Agente de acoplamento titanato
O Agente de Acoplamento Titanate é um produto. Foi desenvolvido pela Kenrich Petrochemical Company, nos Estados Unidos. Eles foram feitos no final da década de 1970. Os Agentes de Acoplamento de Titanato são divididos em tipos com base na Estrutura Molecular. Existem quatro tipos: monoalcoxi, monoalcoxi pirofosfato, coordenação e quelato. Entre eles, o tipo monoalcóxi é bom para sistemas de enchimento a seco. Esses sistemas não contêm água livre. Eles têm apenas água ligada quimicamente ou fisicamente. Os outros três tipos de agentes de acoplamento de titanato não possuem requisitos de teor de água.
Agentes de acoplamento de titanato afetam carbonato de cálcio pesado. A indústria da borracha utiliza-o para reduzir a quantidade de borracha e antioxidantes. Também melhora a resistência ao desgaste do produto e o desempenho antienvelhecimento. O agente de acoplamento é adicionado ao carbonato de cálcio pesado no revestimento. Melhora a dispersibilidade, fluidez, estabilidade térmica e propriedades mecânicas. É usado na fabricação de papel para aumentar a resistência e a impressão do papel. Embora seja eficaz, tem muitas desvantagens. Oxida e descolora facilmente. Decompõe-se a baixas temperaturas. Sua extremidade orgânica é propensa à decomposição ou hidrólise. É prejudicial às pessoas e ao meio ambiente. Essas falhas limitam bastante seu uso.
Agente de acoplamento de aluminato
A Fujian Normal University criou um agente de acoplamento de aluminato. Pode melhorar a resistência e a eficiência de um produto. Funciona como um agente de acoplamento de titanato. O agente de acoplamento de aluminato tem vantagens sobre o agente de acoplamento de titanato. Possui cor clara, não é tóxico, é sólido à temperatura ambiente e termicamente estável. Também é fácil de usar. Ao mesmo tempo, o agente de acoplamento de aluminato também adiciona alguns efeitos lubrificantes e plastificantes. Portanto, ele modifica melhor o carbonato de cálcio pesado do que o silano e o titanato. As pessoas costumam usar carbonato de cálcio pesado para preencher o polipropileno. Eles também o utilizam para preencher cloreto de polivinila e poliuretano duro. Eles usam um agente de acoplamento de aluminato para modificá-lo. A quantidade de enchimento aumentou. Porém, os produtos resultantes ainda apresentam boas propriedades. Eles também reduzem o custo.
Modificador de acoplamento composto
O modificador é baseado em um agente de acoplamento. É combinado com outros modificadores, agentes de superfície e agentes de reticulação. Eles o usam para modificar o carbonato de cálcio pesado. Dois ou mais modificadores são selecionados ao mesmo tempo para modificar o carbonato de cálcio pesado. Isso permite que as vantagens de cada modificador brilhem. O efeito de modificação do carbonato de cálcio pesado é melhor. Pode atender melhor a várias necessidades.
Modificadores de polímero
Adicionar polímero ao carbonato de cálcio pode melhorar sua estabilidade de dispersão. Isto é verdade em sistemas não aquosos. As pessoas geralmente acreditam que o carbonato de cálcio revestido com polímero tem dois tipos. Num tipo, o monómero primeiro é adsorvido na superfície do pó. Então, começa a polimerizar. Forma uma camada de polímero muito fina na superfície. A outra é dissolver o polímero num bom solvente. Em seguida, adicione carbonato de cálcio. O polímero é lentamente adsorvido no carbonato de cálcio. Isto exclui o solvente e forma um revestimento. Esses polímeros podem aderir à superfície do pó de carbonato de cálcio de forma direcional. Isto dá ao pó uma característica carregada. Os polímeros formam uma camada na superfície do pó. Eles fazem isso por meio de adsorção física e química. Esta camada impede a aglomeração das partículas de pó e melhora a sua dispersibilidade. Ao mesmo tempo, possui uma cadeia de carbono lipofílica mais longa. Também funciona bem com resina. Tem forte interação e um bom efeito de acoplamento.
Adicionar nano carbonato de cálcio ao PMMA reduz seu tamanho de partícula para o nível nanométrico. Também torna o produto mais forte e resistente. Quando modificado com copolímero de ácido alcoxiestireno-estireno sulfônico, a dispersibilidade também é significativamente melhorada. Oligômeros de poliolefina, como cera de polietileno e polipropileno aleatório, ligam-se bem ao nano-carbonato de cálcio. Eles têm bons efeitos de umedecimento. Podemos misturá-los com nano-carbonato de cálcio em uma certa proporção. Podemos então adicionar surfactantes. Este processo os transforma em novos enchimentos de masterbatch. Esses enchimentos são amplamente usados em muitos campos.
EPIC Powder produz 4 tipos de equipamentos de modificação de revestimento de superfície de carbonato de cálcio
O tratamento do pó de carbonato de cálcio melhorou. O carbonato de cálcio tratado na superfície tem vários usos e desempenho superior. Assim, os países estão competindo para desenvolver tratamentos para ela. O objetivo principal é desenvolver e criar novos modificadores de superfície. Eles devem ser pouco tóxicos ou não tóxicos e ter efeitos significativos. Este é o objetivo principal da indústria de carbonato de cálcio.