Axit stearic biến đổi canxi cacbonat cải thiện khả năng tương thích của polyme thông qua việc tăng cường tính kỵ nước bề mặt. hóa chất liên kết với axit stearic làm tăng độ ổn định phân tán hạt trong vật liệu composite. Phương pháp xử lý này làm giảm độ nhạy ẩm trong khi vẫn duy trì hiệu quả về mặt chi phí. Độ bám dính giao diện được tăng cường cho phép ứng dụng công nghiệp trong lớp phủ và chất đàn hồi.
Canxi cacbonat biến tính axit stearic Ưu điểm chính
- Độ kỵ nước tối ưu (góc tiếp xúc nước >100°)
- Cơ chế hấp phụ kép (liên kết hóa học/vật lý)
- Độ ổn định nhiệt (phân hủy được xác nhận bằng TGA ở trên 300°C)
- Khả năng thích ứng với nhiều loại ma trận (epoxy, cao su, chất kết dính)
- Xử lý tiết kiệm năng lượng (khả năng chịu độ ẩm <1%)
Axit stearic là một axit béo chuỗi dài phổ biến với giá tương đối thấp. Đây là chất biến tính bề mặt được sử dụng phổ biến nhất cho canxi cacbonat. Nó chủ yếu bao gồm hai phần: một nhóm ưa béo và một nhóm ưa nước. Các nhóm ưa nước tương tác với bề mặt canxi cacbonat thông qua sự hấp phụ lý hóa. Điều này làm tăng khả năng tương thích và phân tán của hạt trong các ma trận polyme bao gồm nhựa, cao su và chất kết dính.
Canxi cacbonat biến tính axit stearic (muối) có thể được sản xuất bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt. Nhìn chung, quy trình ướt sử dụng stearat, chẳng hạn như natri stearat.
Axit stearic khô biến tính canxi cacbonat
Quá trình bắt đầu bằng việc sấy khô canxi cacbonat (nếu độ ẩm <1%) để đảm bảo tính ổn định của vật liệu. Sau đó, axit stearic được thêm vào như một chất điều chỉnh bề mặt, cho phép hấp phụ lý hóa thông qua các nhóm ưa nước của nó. Điều này hoàn tất quá trình điều chỉnh bề mặt bột để tăng cường khả năng tương thích của polyme.
Khi sử dụng thiết bị xử lý bề mặt bột liên tục, vật liệu và chất điều chỉnh bề mặt được đưa vào liên tục và đồng bộ. Axit stearic có thể được thêm trực tiếp dưới dạng bột rắn. Liều lượng phụ thuộc vào bột kích thước hạt hoặc diện tích bề mặt riêng, thường là 0,8%-1,2% khối lượng canxi cacbonat.
Đề xuất ba loại thiết bị bề mặt bột liên tục canxi cacbonat
Việc sửa đổi bề mặt canxi cacbonat đòi hỏi thiết bị tiên tiến để đảm bảo tính đồng nhất lớp phủ và hiệu quả công nghiệp. Ba hệ thống phủ liên tục vượt trội trong lĩnh vực này:
Máy phủ Pin Mill
- Đạt được độ đồng nhất của lớp phủ 99% thông qua va chạm rotor-stator tốc độ cao.
- Xử lý các hạt có kích thước dưới 20μm với khả năng kiểm soát độ mịn có thể điều chỉnh.
- Cho phép mài và phủ đồng thời trong điều kiện khô.
Máy phủ Turbo Mill
- Kết hợp lực ly tâm và luồng không khí để phân tán nhanh chóng.
- Giảm lượng chất điều chỉnh tiêu thụ 15% khi sử dụng buồng trộn nhiều giai đoạn.
- Xử lý sản lượng lên tới 10 tấn/giờ cho sản xuất quy mô lớn.
- Duy trì tỷ lệ kích hoạt 97% với khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác.
Máy phủ ba trục
- Đầu tư thấp: Công nghệ tiên tiến với chi phí đầu tư thấp.
- Lớp phủ hiệu quả: Tỷ lệ phủ cao với lượng kết tụ tối thiểu.
- Lợi ích về môi trường: Không phát thải bụi trong quá trình hoạt động.
- Hiệu quả năng lượng: Ma sát tự sinh ra nhiệt, giúp giảm chi phí năng lượng.
- Sản xuất liên tục: Thích hợp cho mục đích sử dụng công nghiệp quy mô lớn.
Quá trình sửa đổi lớp phủ bề mặt sử dụng máy trộn kiểm soát nhiệt độ như hệ thống mái chèo tốc độ cao/ngang. Quy trình mẻ này bao gồm các chu kỳ trộn 15-60 phút với các vật liệu được đo trước và axit stearic. Liều lượng axit stearic dao động từ 0,8-1,5wt% canxi cacbonat; nhiệt độ phản ứng duy trì 100°C. Vật liệu đã xử lý được xả để đóng gói sau khi hấp phụ hoàn toàn bề mặt.
Để axit stearic phân tán tốt hơn và phản ứng đều với các hạt canxi cacbonat, axit stearic cũng có thể được pha loãng trước bằng dung môi (như etanol khan). Trong quá trình biến tính cũng có thể thêm các chất phụ gia khác với lượng thích hợp.
Canxi cacbonat biến tính ướt axit stearic
Biến tính ướt là biến tính bề mặt canxi cacbonat trong dung dịch nước. Quy trình chung là trước tiên xà phòng hóa axit stearic, sau đó thêm vào bùn canxi cacbonat, sau một thời gian phản ứng nhất định, lọc và sấy khô. Phân tán canxi cacbonat trong pha lỏng dễ hơn trong pha khí.
Ngoài ra, bằng cách thêm chất phân tán, hiệu ứng phân tán tốt hơn, do đó các hạt canxi cacbonat và các phân tử biến tính bề mặt trong pha lỏng hoạt động đồng đều hơn. Khi các hạt canxi cacbonat hấp thụ stearat, năng lượng bề mặt giảm. Ngay cả khi các hạt thứ cấp được hình thành sau khi lọc và sấy khô, lực kết tụ và liên kết của chúng bị suy yếu và các kết tụ cứng sẽ không được hình thành. Chúng có thể được phân tán lại với một lực cắt nhỏ.
Thiết bị biến đổi bề mặt ướt thường đơn giản hơn, chủ yếu là các thùng chứa có máy khuấy và máy trộn tĩnh. Khuấy mạnh có thể cải thiện hiệu suất hoạt hóa biến đổi và rút ngắn thời gian phản ứng, nhưng yêu cầu về hiệu suất của thiết bị cao.
Mặc dù quá trình biến đổi bề mặt ướt cũng có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng, nhưng thời gian phản ứng dài. Do đó, nói chung cần phải gia nhiệt quá trình biến đổi bề mặt, nhiệt độ biến đổi thường vào khoảng 50-100°C.
Phương pháp biến tính bề mặt ướt thường được sử dụng để biến tính bề mặt của canxi cacbonat nhẹ và canxi cacbonat nặng siêu mịn bằng phương pháp ướt.