Карбонат кальция — водолюбивое неорганическое соединение. На его поверхности много гидроксильных структур. Он имеет малое сродство к органическим полимерам. Он легко образует агрегаты, но неравномерно диспергируется в них. Это создает дефекты на границах между композитными материалами. Прямое нанесение дает плохие результаты. Эти дефекты становятся более очевидными по мере увеличения количества наполнителя. Избыточное наполнение может даже сделать продукт непригодным для использования. Чтобы усилить армирующий эффект карбоната кальция, нам нужно модифицировать порошок. Нам также нужно улучшить его дисперсию в композитах. Это улучшит физические свойства композитов, наполненных карбонатом кальция. Мы должны использовать различные методы для расширения использования материала. Это сделает его функциональным, армирующим и заполняющим материалом.
Существует два основных способа модификации карбоната кальция. Один из них — изменение размер частицы. Это делает частицы либо мелкими, либо ультрамелкими. Это улучшает их диспергируемость в смоле. Это изменение делает пластмассы, резину и другие продукты прочнее. Это происходит за счет того, что частицы усиливают их. Частицы крошечные и имеют большую удельную площадь поверхности.
Другой способ – улучшить поверхность порошка. Это меняет его с гидрофильного на липофильный. Это повышает совместимость порошка с органическими смолами. Это также улучшает технологические и физико-механические свойства продукта.
В этом методе в основном используются модификаторы поверхности для активации поверхности карбоната кальция. Ниже представлены несколько основных модификаторов поверхности карбоната кальция.
Неорганический модификатор
Неорганические диспергаторы электролитов прилипают к поверхности нанокарбоната кальция. Они могут сделать две вещи. Во-первых, они создают сильное электростатическое отталкивание за счет повышения поверхностного потенциала. Во-вторых, они вызывают сильный эффект пространственного отталкивания.
В то же время это также может сделать поверхность нанокарбоната кальция более смачиваемой водой. Это предотвращает его слипание в воде.
Обычно используются неорганические вещества. В основном они включают конденсированную фосфорную кислоту, алюминат и неорганические соли. Они также имеют кислотные, щелочные, квасцовые и неорганические ионы. Нанокарбонат кальция имеет плохую кислотостойкость. Это ограничивает сферу его применения. Фосфорная кислота может изменять его поверхность. Это образует полную и плотную покрытие. Покрытие использует гидрофобный эффект. Оно также использует стерическое препятствие, чтобы не допустить соприкосновения с внутренними ионами водорода. Это может улучшить дисперсию и активацию карбоната кальция. Это также улучшит его кислотостойкость и расширит его применение.
pH продукта составляет от 5,0 до 8,0. Это на 1,0–5,0 меньше, чем до лечения. Продукт трудно растворить в слабых кислотах, таких как уксусная кислота. Имеет хорошую кислотостойкость. Этот продукт можно использовать в промышленности. К ним относятся пластмассы, резина, покрытия, производство бумаги, продукты питания и зубная паста.
Модификаторы жирные кислоты и их соли
Модификаторы жирных кислот или стеаратов являются традиционными модификаторами наполнителей из карбоната кальция. Они недороги и оказывают хорошее модифицирующее воздействие на наполнители из карбоната кальция. Этот тип модификатора в основном является алифатическим, ароматическим или аралкильным. Он содержит гидроксильные, амино- или тиоловые группы. Один конец этой молекулы жирной кислоты представляет собой длинноцепочечную алкильную группу. Хорошо сочетается с полимерами. Другой конец RCOO может связываться с ионами кальция на поверхности карбоната кальция. Эта связь образует активный слой покрытия. Он предотвращает слипание частиц карбоната кальция. Обычно используемые жирные кислоты представляют собой стеариновую кислоту и ее соли. Кроме того, для обработки поверхности карбоната кальция также можно использовать лигнин, смоляную кислоту и ее соли.
Джеа и др. Я изучал влияние карбоната кальция, модифицированного стеариновой кислотой, на текучесть полипропилена. Результаты показали, что это значительно улучшило прочность и ударную вязкость полипропилена.
Фосфатные модификаторы
Эфир фосфорной кислоты в основном изменяет порошок карбоната кальция. Это достигается за счет реакции Ca2+ с поверхностью порошка с образованием сложного эфира. При этом на поверхности порошка образуется соль фосфата кальция. Это меняет свойства порошка. Соединения эфиров фосфорной кислоты могут модифицировать порошок карбоната кальция. Это может значительно улучшить технологичность и прочность композитов. Это также повышает кислотостойкость и пожаробезопасность.
Ян и др. изучил микроструктуру и физические свойства композитов ПВХ/новый фосфат-модифицированный нанокарбонат кальция. Результаты показали, что модифицированные нанокарбонатом кальция композиты ПВХ значительно упрочняются. Это улучшило их физические свойства.
Модификатор связующего агента
Связующий агент представляет собой вещество с амфифильной структурой. Одна часть молекулы имеет гидрофильные полярные группы. Они могут реагировать с функциональными группами на поверхности порошка. Это образует прочные химический Связи. Другая часть имеет неполярные гидрофобные группы. Они могут реагировать или спутываться с органическими полимерами. Это действие прочно соединяет порошок карбоната кальция и полимерную матрицу. Это два материала с очень разными свойствами. Они объединяют их через интерфейсный слой.
Однако у этого метода есть три проблемы. Во-первых, цена связующих агентов высока. Во-вторых, разные из них селективны в отношении разных полимеров. Кроме того, при использовании в некоторых полимерах они могут обесцвечиваться. Они также склонны к разрушению во время хранения или смешивания.
Для обработки поверхностей карбонатом кальция используются десятки средств. Их используют как дома, так и за рубежом. Обычно используемые связующие агенты включают силан, титанат и алюминат. Существуют также композитные связующие и т. д.
Введение 4 связующих агентов для модифицированного карбоната кальция.
Силановый связующий агент
Силановый связующий агент был разработан рано и является наиболее широко используемым типом связующего. Для большинства силановых связующих агентов слишком мало гидроксильных групп. Итак, с тяжелым карбонатом кальция трудно или даже невозможно вступить в реакцию. Смола и силановый связующий агент модифицируются только в том случае, если они имеют схожие группы. Хэ Йи и др. Они выбрали силановый связующий агент KH560. Они использовали его для модификации поверхности тяжелого карбоната кальция. Они поместили модифицированный тяжелый карбонат кальция в эпоксидную смолу. Это улучшило термическую стабильность, совместимость и коррозионную стойкость эпоксидного покрытия.
Титанатный связующий агент
Титанатный связующий агент — это продукт. Его разработала компания Kenrich Petrochemical Company в США. Они были изготовлены в конце 1970-х годов. Титанатные связующие агенты делятся на типы в зависимости от молекулярной структуры. Существует четыре типа: моноалкокси, моноалкоксипирофосфат, координационный и хелатный. Среди них моноалкокси-тип хорош для сухих наполнительных систем. Эти системы не содержат свободной воды. У них есть только химически связанная или физически связанная вода. Остальные три типа титанатных связующих агентов не имеют требований к содержанию воды.
Титанатные связующие агенты воздействуют на тяжелый карбонат кальция. Резиновая промышленность использует его для сокращения количества каучука и антиоксидантов. Это также повышает износостойкость продукта и его антивозрастные свойства. Связующий агент добавляется к тяжелому карбонату кальция в покрытии. Улучшает диспергируемость, текучесть, термическую стабильность и механические свойства. Он используется в производстве бумаги для повышения прочности бумаги и улучшения печати. Хотя он эффективен, у него есть много недостатков. Он легко окисляется и обесцвечивается. Он разлагается при низких температурах. Его органический конец склонен к распаду или гидролизу. Это вредно для людей и окружающей среды. Эти недостатки существенно ограничивают его использование.
Алюминатный связующий агент
Фуцзяньский педагогический университет создал алюминатный связующий агент. Это может улучшить прочность и эффективность продукта. Он действует как титанатный связующий агент. Алюминатный связующий агент имеет преимущества перед титанатным связующим. Он имеет светлый цвет, нетоксичен, тверд при комнатной температуре и термически стабилен. Он также прост в использовании. В то же время алюминатный связующий агент также оказывает смазывающее и пластифицирующее действие. Таким образом, он модифицирует тяжелый карбонат кальция лучше, чем силан и титанат. Люди часто используют тяжелый карбонат кальция для наполнения полипропилена. Его также используют для наполнения поливинилхлорида и твердого полиуретана. Для его модификации они используют алюминатный связующий агент. Объем наполнения увеличился. Но полученные продукты по-прежнему обладают хорошими свойствами. Они также снижают стоимость.
Композитный модификатор связи
Модификатор основан на связующем агенте. Его комбинируют с другими модификаторами, поверхностно-активными веществами и сшивающими агентами. Они используют его для модификации тяжелого карбоната кальция. Два или более модификатора выбирают одновременно для модификации тяжелого карбоната кальция. Это подчеркивает преимущества каждого модификатора. Эффект модификации тяжелого карбоната кальция лучше. Он может лучше удовлетворить различные потребности.
Полимерные модификаторы
Добавление полимера к карбонату кальция может улучшить стабильность его дисперсии. Это справедливо для неводных систем. Обычно люди полагают, что карбонат кальция, покрытый полимером, бывает двух типов. В одном типе мономер сначала адсорбируется на поверхности порошка. Затем он начинает полимеризоваться. Он образует на поверхности очень тонкий полимерный слой. Другой способ — растворить полимер в хорошем растворителе. Затем добавьте карбонат кальция. Полимер медленно адсорбируется на карбонате кальция. Это исключает растворитель и образует покрытие. Эти полимеры могут направленно прилипать к поверхности порошка карбоната кальция. Это придает порошку заряженные характеристики. Полимеры образуют слой на поверхности порошка. Они делают это посредством физической и химической адсорбции. Этот слой предотвращает слипание частиц порошка и улучшает их диспергируемость. В то же время он имеет более длинную липофильную углеродную цепь. Он также хорошо работает со смолой. Он имеет сильное взаимодействие и хороший эффект связи.
Добавление нанокарбоната кальция к ПММА уменьшает размер его частиц до нанометрового уровня. Это также делает продукт прочнее и жестче. При модификации сополимером алкоксистирол-стиролсульфоновой кислоты диспергируемость также значительно улучшается. Полиолефиновые олигомеры, такие как полиэтиленовый воск и случайный полипропилен, хорошо связываются с нанокарбонатом кальция. Они обладают хорошим смачивающим эффектом. Мы можем смешивать их с нанокарбонатом кальция в определенной пропорции. Затем мы можем добавлять поверхностно-активные вещества. Этот процесс превращает их в новые наполнители для суперконцентратов. Эти наполнители широко используются во многих областях.
EPIC Powder производит 4 типа оборудования для модификации поверхностного покрытия из карбоната кальция.
Улучшилась обработка порошка карбоната кальция. Карбонат кальция с обработанной поверхностью имеет множество применений и превосходные характеристики. Таким образом, страны конкурируют за разработку методов лечения этого заболевания. Основная цель – разработка и создание новых модификаторов поверхности. Они должны быть малотоксичными или нетоксичными и оказывать значительное воздействие. Это основная цель промышленности по производству карбоната кальция.