Kalsiyum karbonat su seven inorganik bir bileşiktir. Yüzeyinde birçok hidroksil yapı bulunur. Organik polimerlere karşı az bir afinitesi vardır. Kolayca agregalar oluşturur ancak bunların içinde eşit olmayan bir şekilde dağılır. Bu, kompozit malzemeler arasındaki arayüzlerde kusurlar yaratır. Doğrudan uygulama zayıf sonuçlar verir. Bu kusurlar, dolgu miktarı arttıkça daha belirgin hale gelir. Aşırı dolgu, ürünü kullanılamaz hale bile getirebilir. Kalsiyum karbonatın güçlendirici etkisini artırmak için tozu değiştirmemiz gerekir. Ayrıca kompozitlerdeki dağılımını da iyileştirmemiz gerekir. Bu, kalsiyum karbonat dolgulu kompozitlerin fiziksel özelliklerini iyileştirecektir. Malzemenin kullanım alanlarını genişletmek için farklı yöntemler kullanmalıyız. Bu, onu işlevsel, güçlendirici ve dolgu malzemesi yapacaktır.
Kalsiyum karbonatı değiştirmenin iki ana yolu vardır. Birincisi, parçacık boyutu. Bu, parçacıkları ince veya ultra ince yapar. Reçinedeki dağılabilirliklerini iyileştirir. Bu değişim plastikleri, kauçuğu ve diğer ürünleri daha güçlü hale getirir. Bunu, parçacıkların onları güçlendirmesine izin vererek yapar. Parçacıklar küçüktür ve büyük bir özgül yüzey alanına sahiptir.
Diğer yol ise tozun yüzeyini iyileştirmektir. Bu onu hidrofilik olmaktan lipofilik olmaya değiştirir. Bu, tozun organik reçinelerle uyumluluğunu arttırır. Bu aynı zamanda ürünün işlenmesini ve fiziksel ve mekanik özelliklerini de geliştirir.
Bu yöntem esas olarak kalsiyum karbonatın yüzeyini aktive etmek için yüzey değiştiricileri kullanır. Aşağıda kalsiyum karbonat için birkaç ana yüzey değiştirici tanıtılmaktadır.
İnorganik değiştirici
İnorganik elektrolit dağıtıcılar nano kalsiyum karbonatın yüzeyine yapışır. İki şey yapabilirler. İlk olarak yüzey potansiyelini artırarak güçlü bir elektrostatik itme yaratırlar. İkincisi, güçlü bir uzaysal itme etkisi yaratırlar.
Aynı zamanda nano kalsiyum karbonatın yüzeyini suyla daha ıslanabilir hale getirebilir. Bu, suda topaklaşmasını önler.
İnorganik maddeler yaygın olarak kullanılır. Bunlar esas olarak yoğunlaştırılmış fosforik asit, alüminat ve inorganik tuzları içerir. Ayrıca asit, alkali, şap ve inorganik iyonları da içerirler. Nano kalsiyum karbonatın asit direnci zayıftır. Bu, kullanım kapsamını sınırlar. Fosforik asit yüzeyini değiştirebilir. Bu, tam ve yoğun bir kaplamaKaplama hidrofobik etkiyi kullanır. Ayrıca iç hidrojen iyonlarına temas etmesini önlemek için sterik bir engel kullanır. Bu, kalsiyum karbonatın dağılmasını ve aktivasyonunu iyileştirebilir. Bu ayrıca asit direncini de iyileştirecek ve uygulamalarını genişletecektir.
Ürünün pH'ı 5,0 ila 8,0 arasındadır. Bu tedavi öncesine göre 1.0~5.0 düşüş. Ürünün asetik asit gibi zayıf asitlerde çözülmesi zordur. İyi asit direncine sahiptir. Bu ürün endüstrilerde kullanılabilir. Bunlara plastik, kauçuk, kaplamalar, kağıt yapımı, gıda ve diş macunu dahildir.
Yağ asitleri ve bunların tuzları değiştiricileri
Yağ asidi veya stearat değiştiriciler, geleneksel kalsiyum karbonat dolgu maddeleri değiştiricileridir. Ucuzdurlar ve kalsiyum karbonat dolgu maddeleri üzerinde iyi modifikasyon etkilerine sahiptirler. Bu değiştirici türü esas olarak alifatik, aromatik veya aralkildir. Hidroksil, amino veya tiyol grupları içerir. Bu yağ asidi molekülünün bir ucu uzun zincirli bir alkil grubudur. Polimerlerle birleşmede iyidir. RCOO'nun diğer ucu, kalsiyum karbonatın yüzeyindeki kalsiyum iyonlarına bağlanabilir. Bu bağ aktif bir kaplama tabakası oluşturur. Kalsiyum karbonat parçacıklarının topaklaşmasını önler. Yaygın olarak kullanılan yağ asitleri stearik asit ve tuzlarıdır. Ayrıca lignin, reçine asidi ve tuzları da kalsiyum karbonatın yüzey işleminde kullanılabilir.
Jea ve ark. Stearik asitle modifiye edilmiş kalsiyum karbonatın polipropilen akışı üzerindeki etkisini inceledim. Sonuçlar, polipropilenin mukavemetini ve tokluğunu büyük ölçüde arttırdığını gösterdi.
Fosfat değiştiriciler
Fosfat esteri esas olarak kalsiyum karbonat tozunu değiştirir. Bunu, Ca2+'yi tozun yüzeyi ile bir ester oluşturarak reaksiyona sokarak yapar. Bu, tozun yüzeyinde bir kalsiyum fosfat tuzu oluşturur. Bu, tozun özelliklerini değiştirir. Fosfat ester bileşikleri kalsiyum karbonat tozunu değiştirebilir. Bu, kompozitlerin işlenebilirliğini ve gücünü büyük ölçüde artırabilir. Ayrıca asit direncini ve yangın güvenliğini artırır.
Yan ve ark. PVC/yeni fosfatla modifiye edilmiş nano-kalsiyum karbonat kompozitlerin mikro yapısını ve fiziksel özelliklerini inceledi. Sonuçlar, modifiye nano-kalsiyum karbonatla sertleştirilmiş PVC kompozitlerin çok fazla olduğunu gösterdi. Fiziksel özelliklerini geliştirdi.
Bağlayıcı ajan değiştirici
Bağlantı maddesi amfifilik yapıya sahip bir maddedir. Molekülün bir kısmı hidrofilik polar gruplara sahiptir. Tozun yüzeyindeki fonksiyonel gruplarla reaksiyona girebilirler. Bu güçlü bir yapı oluşturur kimyasal bağlar. Diğer kısım polar olmayan hidrofobik gruplara sahiptir. Organik polimerlerle reaksiyona girebilir veya karışabilirler. Bu eylem kalsiyum karbonat tozunu ve polimer matrisini sıkıca birleştirir. Bunlar çok farklı özelliklere sahip iki malzemedir. Bunları arayüz tabakası aracılığıyla birleştirirler.
Ancak bu yöntemin üç sorunu vardır. Birincisi, birleştirme maddelerinin fiyatı yüksektir. İkincisi, farklı polimerler farklı polimerler için seçicidir. Ayrıca bazı polimerlerde kullanıldığında rengi bozulabilir. Ayrıca depolama veya karıştırma sırasında parçalanmaya da eğilimlidirler.
Kalsiyum karbonat yüzeylerini işlemek için düzinelerce madde kullanılır. Hem yurt içinde hem de yurt dışında kullanılmaktadırlar. Yaygın olarak kullanılan birleştirme maddeleri arasında silan, titanat ve alüminat bulunur. Ayrıca kompozit birleştirme maddeleri vb. de vardır.
Modifiye kalsiyum karbonat için 4 birleştirme maddesinin tanıtılması
Bir silan birleştirme maddesi
Silan bağlama maddesi erken geliştirildi ve en yaygın kullanılan bağlama maddesi türüdür. Çoğu silan birleştirme maddesi için çok az hidroksil grubu vardır. Bu nedenle ağır kalsiyum karbonatla reaksiyona girmesi zor, hatta imkansızdır. Reçine ve silan birleştirme maddesi yalnızca benzer gruplara sahip olduklarında değişiklik gösterir. He Yi ve ark. Silan bağlama maddesi KH560'ı seçtiler. Ağır kalsiyum karbonatın yüzeyini değiştirmek için kullandılar. Modifiye edilmiş ağır kalsiyum karbonatı epoksi reçineye koyuyorlar. Bu, epoksi kaplamanın termal stabilitesini, uyumluluğunu ve korozyon direncini geliştirdi.
Titanat birleştirme maddesi
Titanate Kaplin Ajanı bir üründür. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Kenrich Petrokimya Şirketi bunu geliştirdi. 1970'lerin sonunda yapıldılar. Titanat Bağlayıcı Ajanlar Moleküler Yapıya göre tiplere ayrılır. Dört türü vardır: monoalkoksi, monoalkoksi pirofosfat, koordinasyon ve şelat. Bunlar arasında monoalkoksi tipi kuru dolgu sistemleri için iyidir. Bu sistemler serbest su içermez. Yalnızca kimyasal olarak bağlı veya fiziksel olarak bağlı suya sahiptirler. Diğer üç tip titanat birleştirme maddesinin su içeriği gerekliliği yoktur.
Titanat Bağlayıcı Ajanlar Ağır Kalsiyum Karbonatı Etkiler. Kauçuk endüstrisi bunu kauçuk ve antioksidan miktarını azaltmak için kullanır. Ayrıca ürünün aşınma direncini ve yaşlanma karşıtı performansını artırır. Birleştirme maddesi, kaplamadaki ağır kalsiyum karbonata eklenir. Dağılabilirliği, akışkanlığı, termal kararlılığı ve mekanik özellikleri geliştirir. Kağıt yapımında kağıt mukavemetini ve baskıyı arttırmak için kullanılır. Etkili olmasına rağmen birçok dezavantajı vardır. Kolayca oksitlenir ve rengi değişir. Düşük sıcaklıklarda ayrışır. Organik ucu parçalanmaya veya hidrolize eğilimlidir. İnsanlara ve çevreye zararlıdır. Bu kusurlar kullanımını büyük ölçüde sınırlamaktadır.
Alüminat bağlama maddesi
Fujian Normal Üniversitesi bir alüminat birleştirme maddesi yarattı. Bir ürünün gücünü ve verimliliğini artırabilir. Titanat bağlama maddesi gibi çalışır. Alüminat bağlama maddesinin titanat bağlama maddesine göre avantajları vardır. Açık renklidir, toksik değildir, oda sıcaklığında katıdır ve termal olarak stabildir. Kullanımı da kolaydır. Aynı zamanda, alüminat bağlama maddesi aynı zamanda bir miktar yağlama ve plastikleştirme etkisi de ekler. Bu nedenle ağır kalsiyum karbonatı silan ve titanattan daha iyi modifiye eder. İnsanlar genellikle polipropileni doldurmak için ağır kalsiyum karbonat kullanırlar. Ayrıca polivinil klorür ve sert poliüretanı doldurmak için de kullanıyorlar. Bunu değiştirmek için alüminat bağlama maddesi kullanıyorlar. Doldurma miktarı arttı. Ancak ortaya çıkan ürünler hala iyi özelliklere sahiptir. Ayrıca maliyeti de düşürürler.
Kompozit bağlantı değiştirici
Değiştirici bir birleştirme maddesine dayanmaktadır. Diğer değiştiriciler, yüzey maddeleri ve çapraz bağlama maddeleri ile birleştirilir. Ağır kalsiyum karbonatı değiştirmek için kullanıyorlar. Ağır kalsiyum karbonatı değiştirmek için iki veya daha fazla değiştirici aynı anda seçilir. Bu, her değiştiricinin avantajlarının öne çıkmasını sağlar. Ağır kalsiyum karbonatın modifikasyon etkisi daha iyidir. Çeşitli ihtiyaçları daha iyi karşılayabilir.
Polimer Değiştiriciler
Kalsiyum karbonata polimer eklenmesi dispersiyon stabilitesini artırabilir. Bu, sulu olmayan sistemler için de geçerlidir. İnsanlar genellikle polimer kaplı kalsiyum karbonatın iki tipi olduğuna inanırlar. Bir türde monomer ilk önce tozun yüzeyine adsorbe edilir. Daha sonra polimerleşmeye başlar. Yüzeyde çok ince bir polimer tabaka oluşturur. Diğeri ise polimerin iyi bir solvent içerisinde çözülmesidir. Daha sonra kalsiyum karbonat ekleyin. Polimer yavaş yavaş kalsiyum karbonat üzerine adsorbe edilir. Bu, solventi dışarıda bırakır ve bir kaplama oluşturur. Bu polimerler kalsiyum karbonat tozunun yüzeyine yönsel bir şekilde yapışabilmektedir. Bu, toza yüklü bir özellik kazandırır. Polimerler tozun yüzeyinde bir katman oluşturur. Bunu fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon yoluyla yaparlar. Bu katman toz parçacıklarının topaklanmasını önler ve dağılabilirliğini artırır. Aynı zamanda daha uzun bir lipofilik karbon zincirine sahiptir. Aynı zamanda reçine ile de iyi çalışır. Güçlü etkileşime ve iyi bir bağlantı etkisine sahiptir.
PMMA'ya nano kalsiyum karbonat eklemek, parçacık boyutunu nanometre seviyesine düşürür. Ayrıca ürünü daha güçlü ve daha sert hale getirir. Alkoksistiren-stiren sülfonik asit kopolimeri ile modifiye edildiğinde, dağılabilirlik de önemli ölçüde iyileştirilir. Poliolefin oligomerleri, örneğin polietilen mumu ve rastgele polipropilen, nano-kalsiyum karbonata iyi bağlanır. İyi ıslatma etkileri vardır. Bunları belirli bir oranda nano-kalsiyum karbonatla karıştırabiliriz. Daha sonra yüzey aktif maddeler ekleyebiliriz. Bu işlem bunları yeni masterbatch dolgu maddelerine dönüştürür. Bu dolgu maddeleri birçok alanda yaygın olarak kullanılır.
EPIC Powder 4 tip kalsiyum karbonat yüzey kaplama modifikasyon ekipmanı üretiyor
Kalsiyum karbonat tozunun işlenmesi iyileştirildi. Yüzey işlemine tabi tutulmuş kalsiyum karbonatın çok sayıda kullanımı ve üstün performansı vardır. Bu nedenle ülkeler buna yönelik tedaviler geliştirmek için yarışıyor. Ana amaç yeni yüzey değiştiriciler geliştirmek ve yaratmaktır. Düşük toksik veya toksik olmamalı ve önemli etkilere sahip olmalıdırlar. Kalsiyum karbonat endüstrisinin temel amacı budur.