Canxi cacbonat là một hợp chất vô cơ ưa nước. Nó có nhiều cấu trúc hydroxyl trên bề mặt. Nó có ít ái lực với các polyme hữu cơ. Nó dễ dàng tạo thành các tập hợp nhưng phân tán không đều trong chúng. Điều này tạo ra các khuyết tật tại các giao diện giữa các vật liệu composite. Ứng dụng trực tiếp cho kết quả kém. Những khuyết tật này trở nên rõ ràng hơn khi lượng chất độn tăng lên. Việc đổ quá nhiều thậm chí có thể khiến sản phẩm không sử dụng được. Để tăng cường hiệu ứng gia cố của canxi cacbonat, chúng ta cần biến đổi bột. Chúng ta cũng cần cải thiện khả năng phân tán của nó trong vật liệu composite. Điều này sẽ cải thiện các tính chất vật lý của vật liệu composite chứa canxi cacbonat. Chúng ta nên sử dụng các phương pháp khác nhau để mở rộng phạm vi sử dụng của vật liệu. Điều này sẽ biến nó thành vật liệu chức năng, gia cố và làm đầy.
Có hai cách chính để biến đổi canxi cacbonat. Một là thay đổi kích thước hạt. Điều này làm cho các hạt mịn hoặc siêu mịn. Nó cải thiện khả năng phân tán của chúng trong nhựa. Sự thay đổi này làm cho nhựa, cao su và các sản phẩm khác mạnh hơn. Nó làm như vậy bằng cách để các hạt gia cố chúng. Các hạt rất nhỏ và có diện tích bề mặt riêng lớn.
Một cách khác là cải thiện bề mặt của bột. Điều này làm thay đổi nó từ ưa nước sang ưa mỡ. Điều này làm tăng khả năng tương thích của bột với nhựa hữu cơ. Điều này cũng cải thiện quá trình xử lý và tính chất cơ lý của sản phẩm.
Phương pháp này chủ yếu sử dụng chất biến tính bề mặt để kích hoạt bề mặt canxi cacbonat. Sau đây giới thiệu một số chất biến tính bề mặt chính cho canxi cacbonat.
Chất biến tính vô cơ
Chất phân tán điện giải vô cơ bám vào bề mặt nano canxi cacbonat. Họ có thể làm hai việc. Đầu tiên, chúng tạo ra lực đẩy tĩnh điện mạnh bằng cách tăng thế năng bề mặt. Thứ hai, chúng gây ra hiệu ứng đẩy không gian mạnh mẽ.
Đồng thời, nó cũng có thể làm cho bề mặt của nano canxi cacbonat dễ thấm nước hơn. Điều này giúp nó không bị vón cục trong nước.
Các chất vô cơ thường được sử dụng. Chúng chủ yếu bao gồm axit photphoric cô đặc, aluminat và các muối vô cơ. Chúng cũng có các ion axit, kiềm, phèn và vô cơ. Nano canxi cacbonat có khả năng chống axit kém. Điều này hạn chế phạm vi sử dụng của nó. Axit photphoric có thể biến đổi bề mặt của nó. Điều này tạo thành một lớp phủ. Lớp phủ sử dụng hiệu ứng kỵ nước. Nó cũng sử dụng một vật cản không gian để ngăn không cho nó chạm vào các ion hydro bên trong. Điều này có thể cải thiện sự phân tán và hoạt hóa của canxi cacbonat. Điều này cũng sẽ cải thiện khả năng chống axit và mở rộng ứng dụng của nó.
Độ pH của sản phẩm là từ 5,0 đến 8,0. Tỷ lệ này giảm 1,0~5,0 so với trước khi điều trị. Sản phẩm khó tan trong axit yếu như axit axetic. Nó có khả năng kháng axit tốt. Sản phẩm này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp. Chúng bao gồm nhựa, cao su, chất phủ, sản xuất giấy, thực phẩm và kem đánh răng.
Axit béo và chất điều chỉnh muối của chúng
Chất biến tính axit béo hoặc stearat là chất biến tính chất độn canxi cacbonat truyền thống. Chúng không tốn kém và có tác dụng điều chỉnh tốt đối với chất độn canxi cacbonat. Loại chất biến tính này chủ yếu là chất béo, chất thơm hoặc aralkyl. Nó chứa các nhóm hydroxyl, amino hoặc thiol. Một đầu của phân tử axit béo này là nhóm alkyl chuỗi dài. Nó rất tốt khi kết hợp với polyme. Đầu còn lại của RCOO có thể liên kết với các ion canxi trên bề mặt canxi cacbonat. Liên kết này tạo thành một lớp phủ hoạt động. Nó ngăn chặn các hạt canxi cacbonat đóng cục. Axit béo thường được sử dụng là axit stearic và muối của nó. Ngoài ra, lignin, axit nhựa và muối của nó cũng có thể được sử dụng để xử lý bề mặt canxi cacbonat.
Jea và cộng sự. Tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của canxi cacbonat biến tính bằng axit stearic lên dòng chảy của polypropylen. Kết quả cho thấy nó đã cải thiện đáng kể độ bền và độ dẻo dai của polypropylen.
Chất biến tính photphat
Este photphat chủ yếu thay đổi bột canxi cacbonat. Nó thực hiện điều này bằng cách cho Ca2+ phản ứng với bề mặt của bột để tạo thành este. Điều này tạo thành muối canxi photphat trên bề mặt bột. Điều này làm thay đổi tính chất của bột. Các hợp chất este photphat có thể biến đổi bột canxi cacbonat. Điều này có thể cải thiện đáng kể khả năng xử lý và độ bền của vật liệu tổng hợp. Nó cũng cải thiện khả năng kháng axit và an toàn cháy nổ.
Yan và cộng sự. đã nghiên cứu cấu trúc vi mô và tính chất vật lý của vật liệu tổng hợp nano-canxi cacbonat biến đổi phốt phát mới. Kết quả cho thấy vật liệu composite PVC cường lực nano-canxi cacbonat biến tính rất nhiều. Nó cải thiện tính chất vật lý của họ.
Công cụ sửa đổi tác nhân ghép nối
Chất kết hợp là một chất có cấu trúc lưỡng tính. Một phần của phân tử có nhóm phân cực ưa nước. Chúng có thể phản ứng với các nhóm chức năng trên bề mặt bột. Điều này tạo thành hóa chất liên kết. Phần còn lại có nhóm kỵ nước không phân cực. Chúng có thể phản ứng hoặc rối với các polyme hữu cơ. Hành động này kết hợp chặt chẽ bột canxi cacbonat và ma trận polyme. Đây là hai vật liệu có tính chất rất khác nhau. Chúng kết hợp chúng thông qua lớp giao diện.
Tuy nhiên, phương pháp này có ba vấn đề. Đầu tiên, giá của các tác nhân ghép nối cao. Thứ hai, những loại khác nhau có tính chọn lọc đối với các loại polyme khác nhau. Ngoài ra, khi được sử dụng trong một số polyme, chúng có thể bị đổi màu. Chúng cũng dễ bị hỏng trong quá trình bảo quản hoặc trộn.
Hàng chục chất được sử dụng để xử lý bề mặt canxi cacbonat. Chúng được sử dụng cả trong và ngoài nước. Các tác nhân ghép nối thường được sử dụng bao gồm silane, titanate và aluminate. Ngoài ra còn có các chất ghép tổng hợp, v.v.
Giới thiệu 4 chất liên kết cho canxi cacbonat biến tính
Chất kết nối silane
Tác nhân ghép silane được phát triển từ rất sớm và là loại tác nhân ghép được sử dụng rộng rãi nhất. Đối với hầu hết các chất liên kết silane, có quá ít nhóm hydroxyl. Vì vậy, khó hoặc thậm chí không thể phản ứng với canxi cacbonat nặng. Chất liên kết nhựa và silane chỉ biến đổi khi chúng có các nhóm tương tự nhau. He Yi và cộng sự. Họ đã chọn tác nhân ghép silane KH560. Họ sử dụng nó để biến đổi bề mặt của canxi cacbonat nặng. Họ đưa canxi cacbonat nặng đã biến tính vào nhựa epoxy. Điều này đã cải thiện độ ổn định nhiệt, khả năng tương thích và khả năng chống ăn mòn của lớp phủ epoxy.
Chất liên kết titanate
Chất kết nối Titanate là một sản phẩm. Công ty hóa dầu Kenrich ở Hoa Kỳ đã phát triển nó. Chúng được thực hiện vào cuối những năm 1970. Chất kết nối Titanate được chia thành các loại dựa trên cấu trúc phân tử. Có bốn loại: monoalkoxy, monoalkoxy pyrophosphate, phối hợp và chelate. Trong số đó, loại monoalkoxy tốt cho hệ thống chiết rót khô. Những hệ thống này không chứa nước tự do. Chúng chỉ có nước liên kết hóa học hoặc liên kết vật lý. Ba loại chất liên kết titanate khác không có yêu cầu về hàm lượng nước.
Các chất liên kết Titanate ảnh hưởng đến canxi cacbonat nặng. Ngành công nghiệp cao su sử dụng nó để cắt giảm lượng cao su và chất chống oxy hóa. Nó cũng cải thiện khả năng chống mài mòn của sản phẩm và hiệu suất chống lão hóa. Chất liên kết được thêm vào canxi cacbonat nặng trong lớp phủ. Nó cải thiện khả năng phân tán, tính lưu động, độ ổn định nhiệt và tính chất cơ học. Nó được sử dụng trong sản xuất giấy để tăng cường độ bền và in ấn của giấy. Mặc dù có hiệu quả nhưng nó cũng có nhiều nhược điểm. Nó dễ bị oxy hóa và mất màu. Nó phân hủy ở nhiệt độ thấp. Đầu hữu cơ của nó dễ bị phân hủy hoặc thủy phân. Nó có hại cho con người và môi trường. Những sai sót này hạn chế rất nhiều việc sử dụng nó.
Chất liên kết aluminate
Đại học Sư phạm Phúc Kiến đã tạo ra chất liên kết aluminate. Nó có thể cải thiện sức mạnh và hiệu quả của sản phẩm. Nó hoạt động giống như một tác nhân liên kết titanate. Chất liên kết aluminate có ưu điểm hơn chất liên kết titanate. Nó có màu sáng, không độc hại, rắn ở nhiệt độ phòng và ổn định nhiệt. Nó cũng dễ sử dụng. Đồng thời, chất liên kết aluminat còn bổ sung thêm một số tác dụng bôi trơn và làm dẻo. Vì vậy, nó điều chỉnh canxi cacbonat nặng tốt hơn silane và titanate. Người ta thường sử dụng canxi cacbonat nặng để lấp đầy polypropylen. Họ cũng sử dụng nó để lấp đầy polyvinyl clorua và polyurethane cứng. Họ sử dụng chất liên kết aluminate để sửa đổi nó. Số lượng làm đầy tăng lên. Tuy nhiên, sản phẩm thu được vẫn có những đặc tính tốt. Họ cũng giảm chi phí.
Bộ điều chỉnh khớp nối tổng hợp
Công cụ sửa đổi dựa trên tác nhân ghép nối. Nó được kết hợp với các chất biến tính, tác nhân bề mặt và tác nhân liên kết ngang khác. Họ sử dụng nó để biến đổi canxi cacbonat nặng. Hai hoặc nhiều chất biến tính được chọn cùng lúc để biến đổi canxi cacbonat nặng. Điều này cho phép lợi thế của mỗi sửa đổi tỏa sáng. Hiệu quả sửa đổi của canxi cacbonat nặng là tốt hơn. Nó có thể đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau tốt hơn.
Chất biến tính polyme
Thêm polymer vào canxi cacbonat có thể cải thiện độ ổn định phân tán của nó. Điều này đúng trong các hệ thống không chứa nước. Mọi người thường tin rằng canxi cacbonat phủ polymer có hai loại. Trong một loại, monome đầu tiên hấp phụ trên bề mặt bột. Sau đó, nó bắt đầu polyme hóa. Nó tạo thành một lớp polymer rất mỏng trên bề mặt. Cách khác là hòa tan polyme trong dung môi tốt. Sau đó, thêm canxi cacbonat. Polyme được hấp phụ chậm vào canxi cacbonat. Điều này loại trừ dung môi và tạo thành một lớp phủ. Các polyme này có thể bám vào bề mặt bột canxi cacbonat một cách có định hướng. Điều này mang lại cho bột một đặc tính tích điện. Polyme tạo thành một lớp trên bề mặt bột. Họ làm điều này thông qua sự hấp phụ vật lý và hóa học. Lớp này ngăn các hạt bột khỏi vón cục và cải thiện khả năng phân tán của chúng. Đồng thời, nó có chuỗi carbon ưa mỡ dài hơn. Nó cũng hoạt động tốt với nhựa. Nó có sự tương tác mạnh mẽ và hiệu ứng ghép nối tốt.
Thêm nano canxi cacbonat vào PMMA làm giảm kích thước hạt của nó xuống mức nanomet. Nó cũng làm cho sản phẩm mạnh hơn và dai hơn. Khi được biến tính bằng copolymer alkoxystyrene-styrene sulfonic acid, khả năng phân tán cũng được cải thiện đáng kể. Polyolefin oligomer, như sáp polyethylene và polypropylene ngẫu nhiên, liên kết tốt với nano-canxi cacbonat. Chúng có tác dụng làm ướt tốt. Chúng ta có thể trộn chúng với nano-canxi cacbonat theo một tỷ lệ nhất định. Sau đó, chúng ta có thể thêm chất hoạt động bề mặt. Quá trình này biến chúng thành chất độn masterbatch mới. Những chất độn này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Bột EPIC sản xuất 4 loại thiết bị sửa đổi lớp phủ bề mặt canxi cacbonat
Việc xử lý bột canxi cacbonat đã được cải thiện. Canxi cacbonat được xử lý bề mặt có nhiều công dụng và hiệu suất vượt trội. Vì vậy, các nước đang cạnh tranh để phát triển phương pháp điều trị bệnh này. Mục tiêu chính là phát triển và tạo ra các chất biến tính bề mặt mới. Chúng phải có độc tính thấp hoặc không độc hại và có tác dụng đáng kể. Đây là mục tiêu chính của ngành công nghiệp canxi cacbonat.