碳酸鈣是一種重要的、用途廣泛的化工原料,作為補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑被廣泛應(yīng)用于橡膠、造紙、油墨、涂料、塑料、食品、化妝品等行業(yè)中。
1、粉體改性與碳酸鈣改性
何為粉體表面改性技術(shù)?一般而言,用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)粉體材料表面或界面進(jìn)行處理,有目的地改變粉體材料表面物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)手段都被視為改性技術(shù)。在碳酸鈣領(lǐng)域,粉體表面改性技術(shù),能改變碳酸鈣粉分散性差,與有機(jī)體相溶性差的劣勢(shì),能以較低的成本提高鈣粉的用量,拓寬鈣粉的應(yīng)用范圍。
以提高碳酸鈣粉體分散性而言。目前,超細(xì)化是碳酸鈣發(fā)展和應(yīng)用的趨勢(shì),但粒徑越小,表面能越高,粒子吸附作用越強(qiáng),團(tuán)聚現(xiàn)象也就越嚴(yán)重,最終導(dǎo)致碳酸鈣無法應(yīng)用。如果對(duì)超細(xì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性,則可使改性劑定向吸附在碳酸鈣表面,使其表面具有電荷特性,由于同種電荷的排斥性,碳酸鈣就不易團(tuán)聚,從而在基體中實(shí)現(xiàn)良好的分散。
以改善碳酸鈣與其他物質(zhì)的相容性而言。未經(jīng)表面改性處理的碳酸鈣具有親水性,極性較強(qiáng),與有機(jī)聚合物相容和分散性較差,易造成復(fù)合材料出現(xiàn)界面缺陷,降低材料的機(jī)械強(qiáng)度。表面改性能讓碳酸鈣完成“親油疏水”的轉(zhuǎn)變,可增大碳酸鈣與有機(jī)體的界面的相容性及親和性,從而提高其與橡膠或塑料等復(fù)合材料的物理性能。
2、碳酸鈣及表面改性(活性)碳酸鈣
碳酸鈣:PCC(輕質(zhì)碳酸鈣)和GCC(重質(zhì)碳酸鈣)是目前高聚物基復(fù)合材料中用量較大的無機(jī)填料。
輕質(zhì)或沉淀碳酸鈣:以石灰石為原料,通過燒、消化、碳化生產(chǎn)的碳酸鈣產(chǎn)品;粒度細(xì)(初級(jí)粒子平均達(dá)到0.07mm),白度高,晶形好。
重質(zhì)或細(xì)磨碳酸鈣:以方解石、白堊、大理石、優(yōu)質(zhì)石灰石等為原料,通過細(xì)磨和超細(xì)粉碎加工直接得到的碳酸鈣粉體產(chǎn)品。其粒度大小與粉碎工藝設(shè)備有關(guān),最細(xì)可達(dá)0.1μm。
改性或活性碳酸鈣:經(jīng)過表面有機(jī)改性的碳酸鈣粉體,包括活性重質(zhì)碳酸鈣(GCC)、活性輕質(zhì)碳酸鈣(PCC)、納米碳酸鈣等。
另外,還有一些表面無機(jī)包覆改性,如二氧化鈦/重質(zhì)碳酸鈣、氧化硅/碳酸鈣、氫氧化鎂/碳酸鈣的研究報(bào)道,但由于工藝復(fù)雜、過程環(huán)境負(fù)荷較重等原因少有產(chǎn)業(yè)化。
3、碳酸鈣的表面改性工藝與改性劑
碳酸鈣粉體要添加到高分子化合物中,需要對(duì)其進(jìn)行表面改性,以改善碳酸鈣與高分子材料之間的相容性。碳酸鈣粉體的表面改性工藝包括干法改性方法和濕法改性方法。常用的表面改性劑有,硬脂酸、硬脂酸鈉、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。
粉體表面改性的方法和原理是粉體表面改性技術(shù)的基礎(chǔ),從改性技術(shù)發(fā)展的角度來看,提高表面改性效果,降低表面改性成本,發(fā)展綠色改性劑和優(yōu)化改性設(shè)備等都是重要發(fā)展方向。
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