Карбонат кальция модифицированный Формула привлекла значительное внимание в различных отраслях промышленности благодаря своим улучшенным свойствам. Этот процесс модификации изменяет поверхностные характеристики карбонат кальция. Он помогает карбонату кальция лучше работать с различными материалами. Модифицированный карбонат кальция показывает лучшую дисперсию, большую стабильность и улучшенные характеристики. Это полезно в пластмассах, красках и покрытиях. Исследователи всегда ищут новые способы улучшить формулу. Они хотят идти в ногу с меняющимися потребностями рынка. В целом, модифицированная формула карбоната кальция представляет собой многообещающее достижение в материаловедении.
Частицы Ca2+ и CO32- от дробления тяжелого карбоната кальция реагируют с водой. Это создает гидроксильные группы. В результате тяжелый карбонат кальция становится гидрофильным. Однако органические полимеры липофильны и гидрофобны. Различные поверхностные свойства тяжелого карбоната кальция и органического полимера приводят к плохой совместимости. Это приводит к неравномерной дисперсии и слабой связи на границе раздела. Композиты на основе полимеров часто сталкиваются с дефектами интерфейса во время использования. Это может снизить их производительность. Поэтому поверхность тяжелого карбоната кальция должна быть органически модифицирована.
Формулы модифицированные карбонатом кальция
Существует множество типов модификаторов поверхности. Их формулы, включая разнообразие, дозировку и применение, очень специфичны. EPIC Powder создала 20 специальных формул для модификации тяжелого карбоната кальция. Процессы включают влажные и сухие методы. Типы модификаторов включают стеариновую кислоту (натрий), силановый связующий агент, титанатный связующий агент, алюминатный связующий агент, поверхностно-активное вещество, полимерное органическое вещество, крахмальные и композитные модификаторы и т. д., только для справки. Подробности следующие:
- Формула 1: Модификация мокрого помола стеариновой кислоты
- Формула 2: сухая модификация стеарата натрия
- Формула 3: KH-550 мокрая модификация
- Формула 4: Сравнение эффектов сухой модификации титанатного и алюминатного связующего агента
- Формула 5: Сравнение эффектов связующего агента на основе стеарата натрия и алюмината для влажной модификации.
- Формула 6: Сравнение эффектов влажной модификации стеарата натрия и связующего агента
- Формула 7: Сравнение эффектов сухой модификации поверхностно-активными веществами, силиконовым маслом и т. д.
- Формула 8: Связывание = Сравнение эффектов модификации поверхностно-активных веществ и поверхностно-активных веществ
- Формула 9: Сравнение эффектов сухой модификации поверхностно-активных веществ, стеариновой кислоты, связующих агентов и силиконового масла
- Формула 10: Композитная модификация связующего агента стеариновой кислоты и титаната (мокрое измельчение в шаровой мельнице)
- Формула 11: Композитная модификация связующего агента стеариновая кислота-титанат (сухой метод)
- Формула 12: Композитная модификация олеиновой кислоты и связующего агента
- Формула 13: Модификация композитных модификаторов на водной основе
- Формула 14: Сухая модификация полимерной эмульсии
- Формула 15: Модификация дипальмитоилового диэфира винной кислоты
- Формула 16: Сухая модификация гидролизата ангидрида элеостеариновой кислоты
- Формула 17: Модификация сорбитана моностеарата (Span60)
- Формула 18: Полимеризационная модификация поливинилацетата
- Формула 19: Крахмал покрытие модификация
- Формула 20: Комплексная обработка титанатным связующим агентом и фрезерование потоком воздуха
Формула 1: Модификация мокрого помола стеариновой кислоты
Модификатор: стеариновая кислота.
Метод модификации: Взвесьте 900 г порошка карбоната кальция. размер частицы должен быть около 45 мкм. Приготовьте суспензию с массовой долей твердого вещества 75%. Затем добавьте стеариновую кислоту. Количество стеариновой кислоты должно составлять 1%-3% от массы порошка карбоната кальция. Начальная вязкость суспензии составляет 147 мПа·с при 42 °C, а вязкость составляет 228 мПа·с после отстаивания в течение 20 мин. Объем суспензии карбоната кальция составляет около 600 мл. Перемешивайте со скоростью 1000 об/мин в течение 90 мин в диспергаторе с мешалкой. Прекратите перемешивание. Извлеките суспензию и поместите ее в сушильную печь, установленную на 180 °C. После высыхания выньте модифицированный блок. Затем используйте высокоскоростной пульверизатор, чтобы измельчить его в течение 3 минут. Это даст вам модифицированный порошок карбоната кальция.
Тест и характеристика: размер частиц, поверхностная активация, величина поглощения масла, белизна.
Эффект модификации:
Вы можете измельчать и модифицировать тяжелый карбонат кальция при комнатной температуре. Этот процесс уменьшает размер частиц с 45 мкм до 2 мкм. По мере добавления большего количества стеариновой кислоты активация тяжелого карбоната кальция увеличивается. В то же время значение поглощения масла уменьшается. По мере увеличения стеариновой кислоты до 2% (массовая доля), активация тяжелого карбоната кальция превышает 98%. Кроме того, значение поглощения масла падает до 0,267 г/г. Совместное измельчение и модификация тяжелого карбоната кальция помогают снизить производственные затраты. Это делает продукт более конкурентоспособным.
Формула 2: Сухая модификация стеарата натрия
Модификатор: стеарат натрия.
Метод модификации: Начните с сушки тяжелого карбоната кальция в печи для удаления влаги. Затем взвесьте определенное количество сухого порошка и добавьте его в трехгорлую колбу. Поместите колбу на водяную баню при установленной температуре и перемешайте. Затем добавьте отмеренное количество стеарата натрия и перемешивайте в течение указанного времени. Наконец, охладите смесь, чтобы получить модифицированный тяжелый карбонат кальция.
Тест и характеристика: ИК-спектроскопия с Фурье, рентгеновская дифракция, СЭМ, дзета-потенциал.
Эффект модификации:
При температуре модификации 70°C количество стеарата натрия составляет 1,5% от массы тяжелого карбоната кальция, время модификации составляет 50 мин, а скорость составляет 700 об/мин, скорость активации стеарата натрия, модифицированного тяжелым карбонатом кальция, составляет 85,6%, а эффект модификации хороший. Инфракрасный спектр тяжелого карбоната кальция со стеаратом натрия показал пики. Были симметричные пики растяжения -CH2- при 2850 см-1 и антисимметричные пики растяжения при 2920 см-1. Пик рентгеновской дифракции сместился в сторону больших углов. Дзета-потенциал увеличился с 14,1 мВ до 30,2 мВ, а размер частиц уменьшился. Это указывает на то, что стеарат натрия привился к поверхности тяжелого карбоната кальция. Однако модификация не изменила кристаллическую форму карбоната кальция. Модифицированный тяжелый карбонат кальция имеет хорошую диспергируемость.
Формула 3: KH-550 мокрая модификация
Модификатор: γ-хлорпропилтриэтоксисилан (KH-550), стеарат натрия, титанатный связующий агент.
Метод модификации:
- Модификация прививки влажным методом.
- Взвесьте 200 г высушенного ультратонкого тяжелого карбоната кальция.
- Растворите его в 300 г безводного этанола.
- Нагревайте и перемешивайте на водяной бане при температуре 80℃ в течение 10 минут.
- Затем добавьте 2,5% порошкообразной массы модифицирующей добавки.
- Продолжайте реакцию в тех же условиях в течение 60 минут.
- Наконец, отфильтруйте, промойте и высушите в горячем состоянии, чтобы получить модифицированный ультратонкий порошок тяжелого карбоната кальция.
Тестирование и характеристика:
- Фурье-преобразование инфракрасной спектроскопии
- Термогравиметрический анализ
- Анализ размера частиц
- Испытание реологических свойств силиконовой резины
- Испытание механических свойств
Эффект модификации:
Реологические данные показывают, что модифицированный сверхтонкий тяжелый карбонат кальция хорошо диспергируется в силиконовой резине. Он также имеет лучшую совместимость с коллоидами, чем немодифицированная версия. Сверхтонкий тяжелый карбонат кальция не имеет эффекта наноармирования по размеру. Это ослабляет взаимодействие между поверхностно обработанным сверхтонким тяжелым карбонатом кальция и силиконовой резиной. В результате эксплуатационные характеристики силиконовой резины после вулканизации снижаются по сравнению с использованием немодифицированного сверхтонкого тяжелого карбоната кальция. KH-550 имеет особые характеристики, такие как амино- и алкоксигруппы. Благодаря этому сверхтонкий тяжелый карбонат кальция, обработанный KH-550, легко распределяется в силиконовой резине. Он также образует химический связывается с резиной. В результате силиконовая резина RTV демонстрирует превосходные механические свойства.
Формула 4: Сравнение эффектов сухой модификации титанатных и алюминатных связующих агентов
Модификатор: титанатный связующий агент JN-114, алюминатный связующий агент DL-411.
Метод модификации: взвесьте определенное количество тяжелого карбоната кальция и добавьте его в высокоскоростной смеситель. После нагревания материала до экспериментальной температуры добавьте модификатор поверхности. После определенного времени реакции прекратите перемешивание, чтобы получить поверхностно-модифицированный тяжелый карбонат кальция.
Тест и характеристика: индекс активации, угол контакта, инфракрасный спектр, эксплуатационные характеристики полипропиленового композитного материала.
Эффект модификации:
(1) Титанатный связующий агент JN-114 химически адсорбируется на поверхности тяжелого карбоната кальция.
Наилучшие условия для сухой модификации тяжелого карбоната кальция:
- Дозировка JN-114: 1,0%
- Температура модификации: 70℃
- Время модификации: 30 минут.
В этих условиях модифицированный тяжелый карбонат кальция достигает угла контакта 114,34°. Индекс активации также достигает 99,21%.
(2) Алюминатный связующий агент DL-411 химически адсорбируется на поверхности тяжелого карбоната кальция.
Наилучшие условия для сухой модификации тяжелого карбоната кальция:
- Дозировка DL-411: 1,0%
- Температура модификации: 90℃
- Время модификации: 30 минут
В этих условиях контактный угол модифицированного тяжелого карбоната кальция составляет 121,70°. Индекс активации также достигает 100%.
(3) Поверхностная модификация JN-114 и DL-411 может эффективно улучшить ударную вязкость композитов PP. При добавлении количества 20% композитный материал имеет самую высокую ударную вязкость. Эта прочность на 38,87% и 41,97% больше, чем у чистого PP.
Формула 5: Сравнение эффектов влажной модификации стеарата натрия и связующего агента алюмината
Модификатор: алюминатный связующий агент DL-411 и стеарат натрия.
Метод модификации:
(1) Для приготовления алюминатного связующего агента DL-411, модифицированного тяжелым карбонатом кальция, выполните следующие действия:
- Взвесьте 30 г тяжелого карбоната кальция и поместите его в реакционную бутылку объемом 250 мл.
- Добавьте немного воды и этанола, затем перемешайте до образования суспензии.
- Нагрейте смесь.
- Растворите алюминатный связующий агент в подходящем количестве безводного этанола и диспергируйте его с помощью ультразвукового очистителя.
- Как только температура достигнет желаемого уровня, добавьте раствор алюмината-спирта к тяжелой суспензии карбоната кальция.
- Перемешивайте некоторое время, чтобы произошла реакция.
- После завершения реакции промойте продукт несколько раз этанолом.
- Фильтруют и отделяют, затем сушат в вакууме при температуре 50°C в течение 24 часов, чтобы получить конечный продукт: алюминатный связующий агент, модифицированный тяжелым карбонатом кальция.
(2) Стеарат натрия, модифицированный тяжелым карбонатом кальция:
- Взвесьте 30 г тяжелого карбоната кальция и поместите его в реакционную бутылку объемом 250 мл.
- Добавьте воду и этанол, затем перемешайте до образования однородной суспензии.
- Нагревайте смесь до тех пор, пока она не достигнет желаемой температуры.
- Затем добавьте в суспензию твердые частицы стеарата натрия и перемешивайте в течение некоторого времени.
- После завершения реакции промойте продукт водой и этанолом.
- Отфильтруйте и отделите смесь, затем высушите ее в вакууме при температуре 50°C в течение 24 часов.
- В результате этого процесса получается модифицированный стеаратом натрия тяжелый карбонат кальция.
Тестирование и характеристика:
- Значение маслопоглощения
- Объем осадка
- Угол контакта
- Испытание производительности композитов карбонат кальция/полипропилен.
Эффект модификации:
Наилучшие условия для модификации тяжелого карбоната кальция 1250 меш стеаратом натрия:
- Температура: 25℃
- Соотношение: m(карбонат кальция):m(этанол):m(вода) = 3:1,5:3
- Масса стеарата натрия по отношению к тяжелому карбонату кальция: 3,0%
- Скорость перемешивания: 400 об/мин
- Время перемешивания: 40 мин.
При таких настройках величина поглощения масла и объем осадка уменьшаются примерно на 50%. Угол контакта достигает 129,2°.
Лучший способ модификации тяжелого карбоната кальция с помощью алюминатного связующего агента DL-411 заключается в следующем:
- Температура модификации: 25℃
- Соотношение смешивания: м(карбонат кальция):м(этанол):м(вода) = 3:1,5:3
- Коэффициент агента: алюминатный связующий агент/тяжелый карбонат кальция масса = 2,0%
- Соотношение триэтиламина: масса триэтиламина/карбоната кальция = 0,5%
- Скорость перемешивания: 300 об/мин
- Время перемешивания: 2 мин.
По сравнению с немодифицированным карбонатом кальция, модифицированный тяжелый карбонат кальция показывает:
- Уменьшение значения абсорбции масла: 47.0%
- Уменьшение объема осадка: 45,8%
- Угол контакта: 136,3°
Оптимальное количество наполнения модифицированного стеаратом натрия тяжелого карбоната кальция в ПП составляет 20%. По сравнению с исходным ПП удлинение при разрыве и ударная вязкость увеличиваются на 12,5% и 15,7%. Оптимальное количество наполнения модифицированного алюминатом тяжелого карбоната кальция в полипропилене составляет 30%. Это увеличивает удлинение при разрыве на 15,0% и ударную вязкость на 16,0%.
Формула 6: Сравнение эффектов влажной модификации стеарата натрия и связующего агента
Модификатор: стеарат натрия, γ-хлорпропилтриэтоксисилан (KH-550), титанатный связующий агент TC114.
Метод модификации: Взвесьте 200 г высушенного ультратонкого тяжелого карбоната кальция. Поместите его в круглодонную колбу. Диспергируйте с 300 г безводного этанола. Нагрейте и размешивайте на водяной бане при 80℃ в течение 10 минут. Затем добавьте 2,5% порошкообразной массы модифицирующей добавки. Продолжайте реагировать при тех же условиях в течение 60 минут. После этого отфильтруйте, промойте и высушите его в горячем состоянии, чтобы получить модифицированный ультратонкий тяжелый порошок карбоната кальция.
Тест и характеристика:
- Фурье-преобразование инфракрасной спектроскопии
- Термогравиметрический анализ
- Анализ размера частиц
Эти методы оценивают свойства материалов из силиконовой резины RTV.
Эффект модификации:
Реологические данные показывают, что модифицированный сверхтонкий тяжелый карбонат кальция хорошо диспергируется в силиконовой резине. Это лучше, чем немодифицированный сверхтонкий тяжелый карбонат кальция. Он также имеет улучшенную совместимость с коллоидами. Сверхтонкий тяжелый карбонат кальция не имеет эффекта наноармирования по размеру. Это ослабляет взаимодействие между поверхностно обработанным сверхтонким тяжелым карбонатом кальция (TC114 и стеаратом натрия) и силиконовой резиной. В результате эксплуатационные характеристики силиконовой резины после вулканизации снижаются по сравнению с использованием немодифицированного сверхтонкого тяжелого карбоната кальция. KH-550 имеет амино- и алкоксигруппы. Благодаря этому сверхтонкий тяжелый карбонат кальция, обработанный KH-550, хорошо диспергируется в силиконовой резине. Он также образует химические связи с резиной. В результате силиконовая резина RTV демонстрирует превосходные механические свойства.
Формула 7: Сравнение эффектов сухой модификации поверхностно-активными веществами, силиконовым маслом и т. д.
Модификатор: полиэтиленгликоль-200, диэтиленгликоль, триэтаноламин и аминосиликоновое масло-804.
Метод модификации: Используйте метод сухой модификации. Взвесьте 100 г тяжелого порошка карбоната кальция и поместите его в трехгорлую колбу. Поместите эту колбу в водяную баню с постоянной температурой. Включите электрическую мешалку для перемешивания. Когда температура достигнет 95℃, добавьте модификатор поверхности, помешивая. Продолжайте перемешивать и реагировать при 95℃ в течение 30 минут после добавления. Это даст вам тяжелый модифицированный порошок карбоната кальция. После того, как модифицированный порошок остынет, возьмите образцы для тестирования и характеристики.
Тест и характеристика: показатель поглощения масла, инфракрасный спектр, термогравиметрический анализ.
Эффект модификации:
Порядок четырех поверхностных модификаторов, которые снижают маслопоглощение тяжелого наполнителя из карбоната кальция, следующий: аминосиликоновое масло-804 > полиэтиленгликоль-200 > триэтаноламин > диэтиленгликоль. Кроме того, один и тот же модификатор показывает разные значения маслопоглощения в зависимости от его дозировки. Обычно большая доза модификатора означает более низкое значение маслопоглощения. Все модификаторы химически связываются с гидроксильной группой на порошке тяжелого карбоната кальция. При использовании аминосиликонового масла-804 при 1,00% значение маслопоглощения модифицированного образца может достигать 0,115 мл/г. Термогравиметрический анализ показывает, что модифицированный образец имеет наилучшую термическую стабильность. Его температура термического разложения составляет 325 ℃.
Формула 8: Сравнение эффектов модификации связующего агента и поверхностно-активного вещества
Модификаторы включают в себя:
- Алюминатный связующий агент (DL-411)
- Титанатный связующий агент (NDZ-201)
- Силановый связующий агент (KH-550)
- Стеариновая кислота (СК)
- Додецилсульфат натрия (SDS)
- Глутаминовая кислота (ГЛУ)
- Гексадецилфосфат (PO16)
- Октадецилфосфат (PO18)
- Поверхностно-активные вещества гексадецилтриметиламмоний бромид (СТАВ)
Модификаторами композита являются алюминатный связующий агент (DL-411) и додецилсульфат натрия (SDS).
Метод модификации: сухая модификация и влажная модификация.
Тестирование и характеристика включают:
- Скорость активации
- Значение маслопоглощения
- Инфракрасный анализ
- Размер частицы
- СЭМ
Основное внимание уделяется эксплуатационным характеристикам композитного материала PBAT/модифицированный карбонат кальция.
Эффект модификации:
(1) Когда содержание трех связующих агентов DL-411, NDZ-201 и KH-550 составляло 1,5%, а метод модификации был мокрой модификацией, модифицированный карбонат кальция имел наилучший эффект. Поверхность карбоната кальция была липофильной, диспергируемость была улучшена, а средний размер частиц был уменьшен.
(2) Среди шести поверхностно-активных веществ, когда содержание SA, SDS и PO16 составляло 3%, эффект модификации карбоната кальция был наилучшим, что успешно изменило поверхность карбоната кальция с гидрофильной на гидрофобную, средний размер частиц был уменьшен, а диспергируемость улучшена.
(3) Карбонат кальция был модифицирован связующим агентом DL-411 и поверхностно-активным веществом SDS.
Наилучший эффект модификации карбоната кальция наблюдался при следующих условиях:
- Соотношение композитного модификатора (DL:SDS) 3:2
- Время реакции 40 минут
- Температура реакции 80 °C
- Композитный модификатор количество 3%
По сравнению с одним модификатором, синергетический эффект между DL-411 и SDS позволяет композитному модификатору оказывать лучшее модифицирующее воздействие на карбонат кальция.
Формула 9: Сравнение эффектов сухой модификации поверхностно-активного вещества, стеариновой кислоты, связующего агента и силиконового масла
Модификатор:
- Новый модификатор поверхностно-активного вещества JST-9001 (модификатор композитного типа на основе полиоксиэтиленового эфира)
- JST-9002 (композитный модификатор фосфатного типа)
- JST-9003 (модификатор композитного типа на основе полиоксиэтиленового эфира)
- JST-900
Метод модификации: Взвесьте 100 г порошка тяжелого карбоната кальция. Поместите его в трехгорлую колбу объемом 500 мл. Установите постоянную температуру водяной бани на желаемую температуру. Отрегулируйте электрическую мешалку с цифровым дисплеем на скорость (1300±50) об/мин. Затем добавьте модификатор по каплям на тяжелый карбонат кальция в колбе. Обязательно добавляйте его с умеренной скоростью, не слишком быстро и не слишком медленно. После добавления модификатора закройте трехгорлую колбу и начните отсчет времени. Через определенный промежуток времени выключите прибор, подождите, пока образец остынет, выньте его и запечатайте в герметичный пакет.
Тестирование и характеристика включают:
- Значение маслопоглощения
- Индекс активации
- Стабильность дисперсии масляной фазы
- Угол контакта с водой
- Инфракрасный спектр (FTIR)
- Термогравиметрический (ТГ) анализ.
Эффект модификации:
JST-9001 и JST-9003, вместе со стеариновой кислотой и алюминатом F-2, работают лучше, чем JST-9002 и JST-9004, гидроксисиликоновое масло и аминосиликоновое масло 585C. Они предлагают более эффективную модификацию для тяжелого карбоната кальция. Новые модификаторы JST-9001 и JST-9003 могут достигать лучших эффектов модификации, чем стеариновая кислота и алюминат F-2 при низкой дозировке модификатора (0,50%).
Значения поглощения масла образцами тяжелого карбоната кальция C525, модифицированными JST-9001 и JST-9003, составляют 0,11 мл/г и 0,10 мл/г соответственно. Их индексы активации составляют 98,77% и 99,19%. Скорости изменения мутности составляют 4,06% и 5,30%. Углы смачивания составляют 154,2° и 151,4°.
Для образцов 00 тяжелого карбоната кальция значения поглощения масла составляют 0,14 мл/г и 0,15 мл/г. Их индексы активации составляют 89,73% и 93,77%. Скорости изменения мутности составляют 16,04% и 9,59%. Углы смачивания составляют 91,9° и 87,7°.
При правильной дозировке гидрофильные группы в JST-9001 и JST-9003 связывались с —OH на поверхности тяжелого карбоната кальция. Это создавало слой молекул модификатора на частицах карбоната кальция. Поверхностные свойства тяжелого карбоната кальция изменились с гидрофильных на гидрофобные. Кроме того, значение абсорбции масла значительно снизилось.
Формула 10: Модификация композита связующего агента стеариновая кислота-титанат (мокрое измельчение в шаровой мельнице)
Модификатор: В качестве модификаторов композита используются стеариновая кислота и титанатный связующий агент, а в качестве диспергатора — безводный этанол.
Метод модификации: Взвесьте 15,0 г тяжелого кальциевого порошка и добавьте его в шаровая мельница. Затем взвесьте определенное количество стеариновой кислоты и связующего агента титаната в соответствии с массовым соотношением. Добавьте их также в шаровую мельницу. Затем влейте безводный этанол, пока порошок не будет полностью покрыт. Наконец, запустите шаровую мельницу для модификации тяжелого кальциевого порошка. Модифицированный порошок помещают в сушильную печь и сушат при 80°C, охлаждают до комнатной температуры и измельчают для получения модифицированного продукта.
Тест и характеристика: степень активации, величина поглощения масла, объем осаждения, размер частиц.
Эффект модификации:
После тестирования различных факторов и проведения ортогонального эксперимента мы нашли лучший процесс для модификации. Оптимальными условиями являются:
- Время измельчения в шаровой мельнице: 1,5 часа
- Скорость шаровой мельницы: 350 об/мин
- Дозировка модификатора: 2.0%
- Соотношение модификатора: 1:3
Модифицированный тяжелый кальциевый порошок работает лучше, чем немодифицированный порошок. Он имеет лучшую активацию, меньшую абсорбцию масла, меньший объем осаждения и меньший размер частиц. В целом, модификация показывает хорошие результаты. При оптимизированном процессе модифицированный тяжелый кальциевый порошок показывает степень активации 99,4%. Его значение абсорбции масла составляет 14,27 г на 100 г порошка. Объем осаждения составляет 1,08 мл/г, а размер частиц D50 составляет 1,58 мкм.
Формула 11: Модификация композита связующего агента стеариновая кислота-титанат (сухой метод)
Модификатор: стеариновая кислота, титанатный связующий агент.
Метод модификации: Взвесьте определенное количество высушенного тяжелого карбоната кальция и поместите его в бак для перемешивания. Затем поставьте бак на водяную баню при нужной температуре. Затем добавьте отмеренное количество стеариновой кислоты. Используйте высокоскоростной диспергатор, чтобы хорошо перемешать карбонат кальция. После этого добавьте связующий агент бис(диоктилоксипирофосфат)этилентитанат. Наконец, высокоскоростно диспергируйте смесь, чтобы получить модифицированный тяжелый карбонат кальция. Он был смешан с эпоксидной смолой для приготовления модифицированного тяжелого карбоната кальция/эпоксидной смолы композитного материала.
Тестирование и характеристика включают:
- Термогравиметрический анализ
- Ближняя инфракрасная спектроскопия
- Рентгеновская дифракция
- Электронная микроскопия
- Характеристики продукта на основе эпоксидной смолы
Когда стеариновая кислота составляет 1,5% от массы тяжелого карбоната кальция, время модификации составляет 20 минут. Для титаната, при 2,0% от массы, время модификации составляет всего 10 минут. В этих условиях композитный материал имеет наилучшие свойства растяжения при 10,2 МПа. Он также показывает самое низкое значение поглощения масла. Кристаллическая форма тяжелого карбоната кальция осталась прежней после модификации стеариновой кислотой, титанатом и эпоксидной смолой. Композитный модификатор также хорошо связывался с его поверхностью. Модифицированные частицы тяжелого карбоната кальция имеют хорошую дисперсию и прочную связь с эпоксидной смолой.
Формула 12: Модификация композита олеиновой кислоты и связующего агента
Модификаторы:
- Алюминатный связующий агент (DL-411)
- Алкилмодифицированный полисилоксановый связующий агент (FD-1106)
- Стеариновая кислота (СК)
- Олеиновая кислота (ОА)
Метод модификации:
(1) Мокрая модификация: Взвесьте 10 г тяжелого карбоната кальция и поместите его в стакан объемом 250 мл. Затем добавьте 50 г воды и 50 г этанола. Тщательно перемешайте, чтобы создать суспензию, и нагрейте ее до 80 °C. Затем растворите модификатор в небольшом количестве этанола. Используйте ультразвуковой очиститель, чтобы диспергировать его в течение 10 минут. Как только температура достигнет установленного уровня, добавьте модифицированный раствор в стакан с тяжелым карбонатом кальция. Перемешивайте некоторое время. Промойте смесь водой и этанолом после реакции. Затем высушите ее в вакууме при температуре 60 °C в течение 12 часов. Это даст вам модифицированный карбонат кальция.
(2) Сухая модификация: Сначала добавьте порошок карбоната кальция в высокоскоростной миксер. Затем нагрейте порошок до 80°C. Наконец, распылите модификатор, чтобы получить модифицированный карбонат кальция.
(3) Композитная модификация: Взвесьте 500 г тяжелого порошка карбоната кальция и перемешайте его в высокоскоростном миксере, нагрейте до 120℃. В высокоскоростном миксере распылите немного модификатора поверхности FD-1106 и OA. Затем смешайте и перемешивайте в течение установленного времени. Это создаст тяжелый порошок карбоната кальция, модифицированный композитным модификатором.
Испытания и характеристики: определение скорости активации, испытание величины абсорбции масла и анализ размера частиц.
Эффект модификации:
(1) Когда количество добавления четырех модификаторов поверхности DL-411, SA, FD-1106 и OA составляет 1,5%, 1,0%, 1,5% и 1,0% от массы тяжелого карбоната кальция соответственно, эффект модификации является наилучшим. Модифицированные частицы карбоната кальция лучше распределяются и активируются быстрее. Кроме того, значение поглощения масла снижается.
(2) Эффект мокрой модификации относительно более очевиден, но процесс сухой модификации проще, легче в эксплуатации и может сэкономить затраты в большей степени. Поэтому сухая модификация больше подходит для промышленного производства.
(3) Результаты инфракрасного теста четырех модифицированных тяжелых карбонатов кальция доказали, что тяжелый карбонат кальция был успешно модифицирован модификатором. Анализ размера частиц показал, что средний размер тяжелого карбоната кальция значительно снизился после использования четырех модификаторов. Среди них OA дал самый большой средний размер частиц при 23,6%, в то время как скорость активации достигла 98,8%.
(4) Для проведения композитной самосборочной модификации карбоната кальция были выбраны алкилмодифицированный полисилоксановый связующий агент (FD-1106) и OA. Когда соотношение композитного модификатора (FD-1106: OA) составляло 1:1, происходила наилучшая модификация карбоната кальция. Мы достигли этого, добавив 1% композитного модификатора. Реакция заняла 10 минут при 110 °C. Модифицированный карбонат кальция имел средний размер частиц 8,45 мкм. Плюс скорость активации достигла 99,6%. Заполнение карбоната кальция 30% в PBAT/PLA дает наилучшие механические свойства для композитной пленки. Прочность на разрыв составляет 19,37 МПа в поперечном направлении и 29,67 МПа в продольном направлении. В это время композитная пленка представляет собой гидрофобный материал с гидрофобным углом 95°.
Формула 13: Модификация композитного модификатора на водной основе
Модификатор: полиэтиленгликоль-300 (ПЭГ-300), додецилсульфат натрия (ДСН) и стеарат натрия.
Метод модификации:
- Взвесьте 500 г тяжелого карбоната кальция.
- Взвесьте 10 г композитного модификатора.
- Отмерьте 7 мл чистой воды.
- Нагрейте их на водяной бане при температуре 80℃.
В результате получается водный раствор модификатора композита для последующего использования.
Поместите порошок тяжелого карбоната кальция в высокоскоростной миксер. Нагрейте его до 100-110℃. Затем медленно добавьте водный раствор модификатора. Смешивайте на высокой скорости в течение 5 минут. Затем прекратите перемешивание и откройте крышку миксера. Дайте воде испариться в течение 10 минут. Наконец, смешивайте на высокой скорости еще 20 минут. Температура материала во время процесса остается между 100 и 110℃. Это гарантирует, что мы получим активированный порошок тяжелого карбоната кальция.
Испытания и характеристики: величина поглощения масла, объем осаждения, морфология поверхности и эксплуатационные характеристики композитных материалов на основе полипропилена и тяжелого карбоната кальция.
Эффект модификации:
Когда массовое соотношение ПЭГ-300, ДСН и стеарата натрия составляет 6:2:2, модификация поверхности наиболее эффективна. Значение поглощения масла тяжелым порошком карбоната кальция падает с 32,7 мл/100 г до 15,5 мл/100 г. Кроме того, объем осаждения уменьшается с 4,1 мл/г до 1,0 мл/г. Композитный тяжелый карбонат кальция на водной основе имеет мелкие частицы. Он обеспечивает более высокую диспергируемость и лучшую производительность кристаллизации. Модификатор композита на водной основе работает лучше, чем стеариновая кислота. Когда мы добавляем больше тяжелого порошка карбоната кальция, механические свойства композита ПП/тяжелый карбонат кальция также изменяются. Они сначала улучшаются, а затем ухудшаются. Наилучшие характеристики достигаются, когда массовая доля составляет 30%. Прочность на изгиб достигает 45,75 МПа, а прочность на растяжение достигает 32,58 МПа.
Формула 14: Сухая модификация полимерной эмульсии
Модификатор: полимерная эмульсия.
Метод модификации: Поместите карбонат кальция в печь и высушите его при температуре 110℃ в течение 24 часов. Взвесьте определенное количество сухого тяжелого порошка карбоната кальция после удаления влаги. Затем добавьте его в трехгорлую колбу. Поместите его в водяную баню при температуре 80℃ и перемешайте его электрическим током со скоростью 500 об/мин. Добавьте полимерную эмульсию в трехгорлую колбу и перемешайте ее электрическим током в течение 50 минут. Охладите и выгрузите материал, чтобы получить модифицированный тяжелый карбонат кальция.
Тест и характеристика: скорость активации, ИК-Фурье, рентгеновская дифракция, СЭМ, дзета-потенциал.
Эффект модификации: При 80℃, через 50 минут и при скорости 500 об/мин модифицированный карбонат кальция достигает скорости активации 90,8%. При этом используется полимерная эмульсия 3% на основе веса тяжелого карбоната кальция Xianfeng. Это показывает хороший эффект модификации. Карбонат кальция был охарактеризован с помощью FT-IR, XRD, SEM и дзета-потенциала. Результаты показывают, что мы успешно привили полимерную эмульсию на поверхность карбоната кальция. Дифракционный пик модифицированного карбоната кальция смещается под более высокий угол. Однако полимерная эмульсия не изменяет форму кристалла карбоната кальция. Дзета-потенциал модифицированного карбоната кальция возрастает с 14,1 мВ до 29,8 мВ. Размер частиц становится меньше, что улучшает дисперсность.
Формула 15: Модификация диэфира дипальмитоилвинной кислоты
Модификатор: диэфир дипальмитоилвинной кислоты.
Метод модификации:
(1) Синтез дипальмитоилвинной кислоты диэфира: Начните с 10.3 г пальмитиновой кислоты в круглодонной колбе. Затем медленно добавьте 10 мл тионилхлорида при перемешивании. Нагревайте смесь до 80℃ в течение 3 часов или пока раствор не станет прозрачным. Удалите избыток тионилхлорида с помощью вакуумного роторного испарения. Затем добавьте 5 мл метил-трет-бутилового эфира. Продолжайте роторное испарение, пока не получите коричнево-желтый хлорид пальмитиновой кислоты. Растворите хлорид пальмитиновой кислоты в дихлорметане.
Затем перенесите эту смесь в трехгорлую колбу. Затем добавьте 16,8 мл триэтиламина, держа его в бане со льдом. Взвесьте 3,0 г винной кислоты, нагрейте и растворите ее в ацетоне и капните в трехгорлую колбу. После завершения нагрейте до комнатной температуры и оставьте реагировать на ночь. Отфильтруйте и выпарите фильтрат в вакууме, чтобы получить пастообразное твердое вещество. Затем дважды перекристаллизуйте его с ацетоном. Наконец, высушите его, чтобы получить белое твердое вещество, которое является дипальмитоилвинной кислотой диэфир, целевой продукт.
(2) Модификация тяжелого карбоната кальция: Взвесьте немного порошка карбоната кальция. Добавьте воду и перемешайте, чтобы получилась суспензия. Затем поместите ее в водяную баню с постоянной температурой. Нагрейте ее, помешивая со скоростью 450 об/мин. Нагрейте до нужной температуры. Затем добавьте нужную массовую долю модификатора. Перемешайте и дайте вступить в реакцию при постоянной температуре в течение установленного времени. Отфильтруйте, высушите и измельчите до размера частиц <250 мкм, чтобы получить модифицированный продукт карбоната кальция.
Испытание и характеристика: величина поглощения масла, объем осаждения, степень активации.
Эффект модификации:
Для модификации тяжелого карбоната кальция (10 мкм) диэфиром дипальмитоилвинной кислоты используйте следующие оптимальные условия: дозировка модификатора 2,0%, время модификации 55 минут и температура 60℃.
В этих условиях модифицированный карбонат кальция продемонстрировал заметные изменения:
- Показатель маслоемкости снизился с 0,2780 мл/г до 0,2039 мл/г.
- Объем седиментации снизился с 1,3 мл/г до 0,3 мл/г.
- Степень активации возросла с 0% до 98,58%.
Эти результаты указывают на значительные эффекты модификации.
Карбонат кальция с дипальмитоилвинной кислотой диэфиром поглощает меньше масла и имеет меньший объем осаждения. Это отличается от карбоната кальция, который использует стеариновую кислоту. Однако степень его активации лучше. Это показывает, что эффект модификации дипальмитоилвинной кислоты диэфиром с двойными гидрофобными цепями и дикарбоновыми кислотами лучше, чем у традиционной одноцепочечной стеариновой кислоты.
Формула 16: Сухая модификация гидролизата ангидрида элеостеариновой кислоты
Модификатор: Элеостеариновая кислота служит сырьем. Она реагирует с малеиновым ангидридом через реакцию Дильса-Альдера, образуя элеостеариновый ангидрид. Затем это соединение гидролизуется с получением трикарбоксилэлеостеаринового ангидрида гидролизата, модификатора с несколькими точками действия.
Метод модификации:
(1) Синтез гидролизата элеостеаринового ангидрида:
- Добавьте 20,0 г элеостеариновой кислоты в трехгорлую колбу.
- Нагрейте до 65℃, постоянно помешивая.
- Затем добавьте 3,6 г малеинового ангидрида.
- Как только малеиновый ангидрид растворится, поднимите температуру примерно до 140℃.
- Оставьте реагировать на 90 минут, чтобы получить коричнево-желтый вязкий элеостеариновый ангидрид.
- Затем растворите элеостеариновый ангидрид в небольшом количестве ацетона, чтобы получился раствор.
- Добавьте необходимое количество воды для гидролиза ангидрида.
- Оставьте на 30 минут при комнатной температуре, чтобы получить гидролизат элеостеаринового ангидрида.
(2) Сухая модификация тяжелого карбоната кальция:
- Начните со 100 г тяжелого порошка карбоната кальция.
- Поместите его в высокоскоростной диспергатор.
- Нагрейте до 50℃.
- Затем добавьте определенное количество раствора ацетона, содержащего гидролизат ангидрида элеостеариновой кислоты.
- Перемешивайте и варите в течение 15 минут.
- После этого высушите его до тех пор, пока он не достигнет постоянной массы.
- Окончательно
Испытание и характеристика: степень активации, величина поглощения масла, угол контакта, вязкость, а также подготовка композитного материала карбонат кальция/ПВХ для испытания производительности.
Эффект модификации:
Лучшая модификация карбоната кальция использует гидролизат ангидрида элеостеариновой кислоты 1,5%. Это приводит к степени активации 83,40%. Он также снижает значение поглощения масла до 28,29 мл/100 г и снижает вязкость на 46,36%. Угол контакта с водой составляет 99°. Заполнение ПВХ модифицированным карбонатом кальция повышает ударную вязкость композита с надрезом. Она увеличивается с 8,455 кДж/м² до 10,216 кДж/м². Удлинение при разрыве также увеличивается с 16,12% до 24,52%. Модифицированный карбонат кальция оказывает упрочняющее действие на материал ПВХ.
Формула 17: модификация Span60
Модификатор: моностеарат сорбитана (Span60).
Метод модификации:
Взвесьте определенное количество сухого тяжелого порошка карбоната кальция. Затем измерьте то же самое для шариков для шаровой мельницы. Затем поместите оба в чистую сухую шаровую мельницу, соблюдая соотношение шаров к материалу. Взвесьте желаемое количество модификатора. Растворите его в безводном этаноле. Затем вылейте смесь в шаровую мельницу. Запустите шаровую мельницу, чтобы начать модификацию. После шаровой мельницы удалите шлам. Затем поместите его в сушильную печь при 80 °C. После высыхания охладите его до комнатной температуры. Наконец, измельчите его, чтобы получить модифицированный образец тяжелого порошка кальция.
Испытание и характеристика: активация, объем осаждения, величина поглощения масла, размер частиц.
Эффект модификации:
После модификации поверхностная активация тяжелого кальциевого порошка увеличивается. Объем осадка, значение поглощения масла и размер частиц уменьшаются. Модификатор Span60 успешно адсорбируется на поверхности тяжелого кальциевого порошка. Это улучшает поверхностные свойства порошка. Количество модификатора оказывает наибольшее влияние на эффект модификации. Далее следует соотношение шаров к материалу. После этого время и скорость шаровой мельницы также играют важную роль.
Наилучшие условия для модификации:
- Скорость шаровой мельницы: 300 об/мин
- Время измельчения в шаровой мельнице: 1,5 часа
- Соотношение мячей к материалу: 8:1
- Дозировка модификатора: 2.0%
В этих условиях степень активации модифицированного тяжелого кальциевого порошка достигает 99,21ТР3Т.
Формула 18: Полимеризационная модификация поливинилацетата
Модификатор: поливинилацетат.
Метод модификации:
(1) Прямая модификация поливинилацетата. Нагрейте измельченную тяжелую суспензию карбоната кальция до 90°C. Затем добавьте полимеризованный поливинилацетат, быстро помешивая. Перемешивайте при 90°C в течение 1 часа, чтобы завершить модификацию.
(2) Полимеризация in-situ модификация поливинилацетата. Смешайте поливиниловый спирт и додецилбензолсульфонат натрия в измельченной тяжелой суспензии карбоната кальция. Нагрейте суспензию до 90°C. Затем включите эмульгатор, чтобы полностью растворить поливиниловый спирт. Наконец, дайте ему остыть. Охладите смесь до 68–70°C. Затем добавьте OP-10 и 30% от общего количества винилацетата. Перемешивайте в течение 20 минут. Затем добавьте 0,5% персульфата калия в расчете на общее количество винилацетата. Дайте прореагировать в течение 30 минут. Медленно добавьте оставшийся винилацетат и еще 0,5% персульфата калия. Поддерживайте температуру 68–70°C, добавляя винилацетат. После добавления всего винилацетата поднимите температуру до 90–95°C. Затем используйте раствор бикарбоната натрия 10% для корректировки pH до 6–7, пока реакция не завершится и модификация не будет завершена.
(3) Модификация стеариновой кислоты. Измельченную тяжелую суспензию карбоната кальция нагревают до 90℃, и добавляют нагретую и расплавленную стеариновую кислоту при высокоскоростном перемешивании. Температура поддерживается и перемешивается в течение 1 часа для завершения модификации. Дегидратация, сушка и измельчение тяжелого карбоната кальция: используйте центрифугу для дегидратации модифицированной тяжелой суспензии карбоната кальция. Этот процесс создает модифицированный тяжелый фильтровальный осадок карбоната кальция. Фильтрационный осадок помещают в печь и сушат при 110℃ до тех пор, пока содержание влаги в фильтровальном осадке не станет меньше 0,3%, что считается завершенным. Высушенный фильтровальный осадок помещают в струйная мельница для дробления и просеивания. Порошок, полученный после дробления и просеивания, представляет собой тяжелый порошок карбоната кальция, используемый для грануляции ПВХ.
Тестирование и характеристика: термогравиметрическое испытание, испытание инфракрасного спектра, испытание эксплуатационных характеристик ПВХ.
Эффект модификации:
Для суспензии карбоната кальция необходима реакция полимеризации. Это помогает поливинилацетату прилипнуть к поверхности карбоната кальция.
Карбонат кальция, модифицированный поливинилацетатом, помогает изделиям из ПВХ оставаться ближе к исходному цвету тяжелого карбоната кальция. Это лучше, чем карбонат кальция, модифицированный стеариновой кислотой. Поливинилацетат снижает трение между карбонатом кальция и смолой ПВХ. Он также снижает вязкость расплава и предотвращает разрушение смолы ПВХ во время пластификации.
Карбонат кальция, модифицированный поливинилацетатом, имеет лучшие механические свойства в ПВХ-материалах. Это справедливо по сравнению с модификацией стеариновой кислотой. Это в основном потому, что поливинилацетат помогает карбонату кальция хорошо смешиваться со смолой ПВХ и добавляет эластомеры.
Карбонат кальция, модифицированный поливинилацетатом (полимеризация in-situ), выглядит лучше в цветных литьевых деталях из ПВХ, чем карбонат кальция, модифицированный стеариновой кислотой. Это связано с тем, что поливинилацетат помогает решить проблему совместимости между тяжелым карбонатом кальция и смолой ПВХ.
Формула 19: Модификация крахмального покрытия
Модификатор: Основным модификатором является крахмал, а вспомогательными агентами являются стеарат натрия и гексаметафосфат натрия.
Метод модификации:
В качестве модификатора используется натуральный полимерный крахмал. Сначала равномерно смешайте крахмал и тяжелый карбонат кальция. Затем приготовьте из них суспензию с нужной пропорцией и концентрацией. Затем перемешайте и нагрейте смесь до 95°C. Через некоторое время добавьте определенное количество раствора стеарата натрия. Крахмал смеси проходит сложную реакцию в течение определенного времени. Этот процесс помогает достичь желаемого уровня гидрофобности. После периода реакции температура понижается, чтобы улучшить коэффициент использования крахмала. Затем добавьте немного раствора гексаметафосфата натрия. Это сшивает и осаждает крахмал в воде. Это помогает нам использовать крахмал более эффективно. Это также повышает сопротивление сдвигу комплекса на поверхности тяжелого карбоната кальция.
Тестирование и характеристика включают:
- Белизна
- Непрозрачность
- Дзета-потенциал
- Размер и распределение частиц
- Оптические свойства
- Прочностные свойства наполненной бумаги.
Эффект модификации:
Наилучшие условия для модифицированного тяжелого карбоната кальция:
- 1.5% гексаметафосфат натрия
- Концентрация смеси 20%
- 60℃ для реакции осаждения
- Скорость перемешивания 200 об/мин.
Модификация снижает белизну и непрозрачность тяжелого карбоната кальция. Дзета-потенциал смещается с положительного на отрицательный. Модифицированный тяжелый карбонат кальция имеет частицы, которые примерно в шесть раз больше, чем частицы немодифицированного тяжелого карбоната кальция. Его консистенция составляет примерно 1/11 от немодифицированного типа. Кроме того, диапазон распределения размеров частиц уже.
При одинаковом содержании золы модифицированная бумага с наполнителем из тяжелого карбоната кальция имеет гораздо более высокие эксплуатационные характеристики. Ее прочность связи волокон в направлении Z намного выше, чем у немодифицированной бумаги с наполнителем из тяжелого карбоната кальция. Модифицированная бумага с наполнителем из тяжелого карбоната кальция менее белая и менее непрозрачная, чем немодифицированная версия. Однако разница незначительна. По мере увеличения количества наполнителя немодифицированный тяжелый карбонат кальция изначально удерживает больше. Затем модифицированный тяжелый карбонат кальция выходит вперед. В целом их показатели удерживания схожи. По мере увеличения содержания катионного полиакриламида (CPAM) модифицированный тяжелый карбонат кальция сначала удерживает больше, чем немодифицированный тип. Затем показатель удерживания для немодифицированного тяжелого карбоната кальция снова становится выше. Однако общие показатели удерживания для обоих типов довольно схожи. Модификация крахмалом тяжелого карбоната кальция может улучшить эффект проклеивания алкилкетенового димера (AKD) в наполненной бумаге.
Формула 20: титанатный связующий агент и интегрированная обработка потоком воздуха
Модификатор: титанатный связующий агент; составляет 50% раствора модификатора. Используемый растворитель — безводный этанол.
Метод модификации:
Принят интегрированный метод обработки дробления воздушного потока и модификации поверхности. Сначала добавьте 1,5 кг тяжелых частиц кальция в камеру дробления воздушного потока. Затем используйте распылительную форсунку и перистальтический насос для распыления раствора модификатора в камеру модификации. Включается сверхзвуковая дробящая форсунка. Воздух высокого давления дробит тяжелые частицы кальция в камере. Этот процесс помогает модифицировать поверхность и достичь дробления воздушного потока. Взвешивайте сверхтонкий тяжелый порошок кальция каждые 5 минут. Затем добавьте такое же количество тяжелого порошка кальция в камеру дробления. Это поддерживает постоянную массу тяжелого порошка кальция в камере. Интегрированный эксперимент по дроблению и модификации заканчивается через 30 минут.
Тест и характеристика:
Скорость разгрузки при дроблении используется для оценки эффекта дробления потоком воздуха тяжелых частиц кальция. Более высокая скорость разгрузки при дроблении использует меньше энергии дробления для тяжелых частиц кальция, даже при той же скорости вращения колеса. Это также приводит к лучшему эффекту дробления. Мы изучаем распределение размеров частиц порошка. Это помогает нам проверить, изменяет ли процесс модификации размер тяжелого порошка кальция. Когда размер частиц тяжелого порошка кальция не сильно меняется, чем выше скорость разгрузки, тем лучше эффект дробления. Сверхтонкий тяжелый кальций и жидкий парафин показывают, как модификация поверхности влияет на вязкость. Более низкая вязкость означает, что сверхтонкий тяжелый порошок кальция лучше смешивается с органической матрицей. Это также облегчает равномерное диспергирование. Это приводит к лучшему эффекту модификации поверхности.
Эффект модификации:
Изменение поверхности во время распыления потоком воздуха может повысить скорость выгрузки сверхтонкого тяжелого кальциевого порошка. Когда температура потока воздуха достигает 60 °C, модифицирующий раствор имеет массовую долю связующего агента 50% и течет со скоростью 1,5 мл/мин. В результате скорость выгрузки тяжелых частиц кальция возрастает с 21,0 г/мин до 56,7 г/мин. Это увеличение 170%. Распыление потоком воздуха изменяет поверхность тяжелого кальциевого порошка. Это позволяет ему хорошо смешиваться с органической матрицей. Этот процесс не сильно изменяет размер частиц сверхтонкого тяжелого кальциевого порошка. Размер в основном зависит от скорости вращения сортировочного колеса.