Calcium carbonate is a water-loving inorganic compound. It has many hydroxyl structures on its surface. It has little affinity for organic polymers. It forms aggregates easily but disperses unevenly within them. This creates defects at the interfaces between composite materials. Direct application has poor results. These flaws become more obvious as the filling amount increases. Excessive filling may even make the product unusable. To enhance the reinforcing effect of calcium carbonate, we need to modify the powder. We also need to improve its dispersion in composites. This will improve the physical properties of calcium carbonate-filled composites. We should use different methods to broaden the material’s uses. This will make it a functional, reinforcing, and filling material.
There are two main ways to modify calcium carbonate. One is to change the particle size. This makes the particles either fine or ultra-fine. It improves their dispersibility in resin. This change makes plastics, rubber, and other products stronger. It does so by letting particles reinforce them. The particles are tiny and have a large specific surface area.
L'altro modo è migliorare la superficie della polvere. Questo la trasforma da idrofila a lipofila. Questo aumenta la compatibilità della polvere con le resine organiche. Questo migliora anche la lavorazione e le proprietà fisiche e meccaniche del prodotto.
Questo metodo utilizza principalmente modificatori di superficie per attivare la superficie del carbonato di calcio. Di seguito vengono presentati diversi modificatori di superficie principali per il carbonato di calcio.
Modificatore inorganico
I disperdenti elettrolitici inorganici si attaccano alla superficie del carbonato di calcio nano. Possono fare due cose. Innanzitutto, creano una forte repulsione elettrostatica aumentando il potenziale di superficie. In secondo luogo, inducono un forte effetto di repulsione spaziale.
Allo stesso tempo, può anche rendere la superficie del nano carbonato di calcio più bagnabile all'acqua. Ciò impedisce che si agglutini nell'acqua.
Inorganic substances are commonly used. They mainly include condensed phosphoric acid, aluminate, and inorganic salts. They also have acid, alkali, alum, and inorganic ions. Nano calcium carbonate has poor acid resistance. This limits its scope of use. Phosphoric acid can modify its surface. This forms a complete and dense coating. The coating uses the hydrophobic effect. It also uses a steric hindrance to keep it from touching the inner hydrogen ions. This can improve the dispersal and activation of calcium carbonate. This will also improve its acid resistance and widen its applications.
Il pH del prodotto è compreso tra 5,0 e 8,0. È sceso di 1,0~5,0 rispetto a prima del trattamento. Il prodotto è difficile da sciogliere in acidi deboli come l'acido acetico. Ha una buona resistenza agli acidi. Questo prodotto può essere utilizzato in settori industriali. Questi includono materie plastiche, gomma, rivestimenti, fabbricazione della carta, cibo e dentifricio.
Acidi grassi e loro modificatori di sali
I modificatori di acidi grassi o stearato sono modificatori tradizionali di riempitivi di carbonato di calcio. Sono poco costosi e hanno buoni effetti di modifica sui riempitivi di carbonato di calcio. Questo tipo di modificatore è principalmente alifatico, aromatico o aralchilico. Contiene gruppi idrossilici, amminici o tiolici. Un'estremità di questa molecola di acido grasso è un gruppo alchilico a catena lunga. È bravo a combinarsi con i polimeri. L'altra estremità di RCOO può legarsi con ioni calcio sulla superficie del carbonato di calcio. Questo legame forma uno strato di rivestimento attivo. Impedisce alle particelle di carbonato di calcio di agglomerarsi. Gli acidi grassi comunemente usati sono l'acido stearico e i suoi sali. Inoltre, la lignina, l'acido resinico e i suoi sali possono anche essere usati per trattare la superficie del carbonato di calcio.
Jea et al. Ho studiato l'effetto del carbonato di calcio modificato con acido stearico sul flusso del polipropilene. I risultati hanno mostrato che ha migliorato notevolmente la resistenza e la tenacità del polipropilene.
Modificatori del fosfato
L'estere fosfatico modifica principalmente la polvere di carbonato di calcio. Ciò avviene tramite la reazione di Ca2+ con la superficie della polvere per formare un estere. Ciò forma un sale di fosfato di calcio sulla superficie della polvere. Ciò modifica le proprietà della polvere. I composti di estere fosfatico possono modificare la polvere di carbonato di calcio. Ciò può migliorare notevolmente la lavorabilità e la resistenza dei compositi. Migliora inoltre la resistenza agli acidi e la sicurezza antincendio.
Yan et al. hanno studiato la microstruttura e le proprietà fisiche dei compositi PVC/nuovo nano-carbonato di calcio modificato con fosfato. I risultati hanno mostrato che il nano-carbonato di calcio modificato ha rinforzato molto i compositi PVC. Ha migliorato le loro proprietà fisiche.
Modificatore dell'agente di accoppiamento
The coupling agent is a substance with an amphiphilic structure. One part of the molecule has hydrophilic polar groups. They can react with functional groups on the powder’s surface. This forms strong chemical bonds. The other part has non-polar hydrophobic groups. They can react or tangle with organic polymers. This action firmly combines the calcium carbonate powder and the polymer matrix. These are two materials with very different properties. They combine them through the interface layer.
Tuttavia, questo metodo presenta tre problemi. Primo, il prezzo degli agenti di accoppiamento è elevato. Secondo, diversi sono selettivi per polimeri diversi. Inoltre, quando vengono utilizzati in alcuni polimeri, possono scolorirsi. Sono anche inclini a rompersi durante lo stoccaggio o la miscelazione.
Decine di agenti vengono utilizzati per trattare superfici di carbonato di calcio. Sono utilizzati sia in patria che all'estero. Gli agenti di accoppiamento comunemente utilizzati includono silano, titanato e alluminato. Esistono anche agenti di accoppiamento compositi, ecc.
Introduzione di 4 agenti di accoppiamento per carbonato di calcio modificato
Un agente di accoppiamento silanico
L'agente di accoppiamento silanico è stato sviluppato precocemente ed è il tipo di agente di accoppiamento più ampiamente utilizzato. Per la maggior parte degli agenti di accoppiamento silanici, ci sono troppo pochi gruppi idrossilici. Quindi, è difficile o addirittura impossibile reagire con il carbonato di calcio pesante. La resina e l'agente di accoppiamento silanico si modificano solo quando hanno gruppi simili. He Yi et al. Hanno scelto l'agente di accoppiamento silanico KH560. Lo hanno utilizzato per modificare la superficie del carbonato di calcio pesante. Hanno inserito il carbonato di calcio pesante modificato nella resina epossidica. Ciò ha migliorato la stabilità termica, la compatibilità e la resistenza alla corrosione del rivestimento epossidico.
Agente di accoppiamento titanato
Il Titanate Coupling Agent è un prodotto. È stato sviluppato dalla Kenrich Petrochemical Company negli Stati Uniti. Sono stati realizzati alla fine degli anni '70. I Titanate Coupling Agent sono divisi in tipi in base alla struttura molecolare. Ci sono quattro tipi: monoalcossi, monoalcossi pirofosfato, coordinazione e chelato. Tra questi, il tipo monoalcossi è adatto per i sistemi di riempimento a secco. Questi sistemi non contengono acqua libera. Hanno solo acqua legata chimicamente o fisicamente. Gli altri tre tipi di titanato coupling agent non hanno requisiti di contenuto d'acqua.
Gli agenti di accoppiamento titanato influenzano il carbonato di calcio pesante. L'industria della gomma lo usa per ridurre la quantità di gomma e antiossidanti. Migliora anche la resistenza all'usura del prodotto e le prestazioni anti-invecchiamento. L'agente di accoppiamento viene aggiunto al carbonato di calcio pesante nel rivestimento. Migliora la disperdibilità, la fluidità, la stabilità termica e le proprietà meccaniche. Viene utilizzato nella fabbricazione della carta per migliorare la resistenza della carta e la stampa. Sebbene sia efficace, ha molti svantaggi. Si ossida e scolorisce facilmente. Si decompone a basse temperature. La sua estremità organica è soggetta a rottura o idrolisi. È dannoso per le persone e l'ambiente. Questi difetti ne limitano notevolmente l'uso.
Agente di accoppiamento alluminato
La Fujian Normal University ha creato un agente di accoppiamento alluminato. Può migliorare la resistenza e l'efficienza di un prodotto. Funziona come un agente di accoppiamento titanato. L'agente di accoppiamento alluminato ha dei vantaggi rispetto all'agente di accoppiamento titanato. Ha un colore chiaro, è atossico, solido a temperatura ambiente e termicamente stabile. È anche facile da usare. Allo stesso tempo, l'agente di accoppiamento alluminato aggiunge anche alcuni effetti lubrificanti e plastificanti. Quindi, modifica il carbonato di calcio pesante meglio del silano e del titanato. Le persone spesso usano il carbonato di calcio pesante per riempire il polipropilene. Lo usano anche per riempire il cloruro di polivinile e il poliuretano duro. Usano un agente di accoppiamento alluminato per modificarlo. La quantità di riempimento è aumentata. Ma i prodotti risultanti hanno ancora buone proprietà. Riducono anche i costi.
Modificatore di accoppiamento composito
Il modificatore si basa su un agente di accoppiamento. È combinato con altri modificatori, agenti di superficie e agenti di reticolazione. Lo usano per modificare il carbonato di calcio pesante. Due o più modificatori vengono selezionati contemporaneamente per modificare il carbonato di calcio pesante. Ciò consente di far risaltare i vantaggi di ciascun modificatore. L'effetto di modifica del carbonato di calcio pesante è migliore. Può soddisfare meglio varie esigenze.
Modificatori di polimeri
L'aggiunta di polimeri al carbonato di calcio può migliorare la sua stabilità di dispersione. Ciò è vero nei sistemi non acquosi. Le persone generalmente credono che il carbonato di calcio rivestito di polimeri abbia due tipi. In un tipo, il monomero si adsorbe prima sulla superficie della polvere. Quindi, inizia a polimerizzare. Forma uno strato di polimero molto sottile sulla superficie. L'altro è quello di sciogliere il polimero in un buon solvente. Quindi, aggiungere carbonato di calcio. Il polimero viene lentamente adsorbito sul carbonato di calcio. Ciò esclude il solvente e forma un rivestimento. Questi polimeri possono aderire alla superficie della polvere di carbonato di calcio in modo direzionale. Ciò conferisce alla polvere una caratteristica carica. I polimeri formano uno strato sulla superficie della polvere. Lo fanno tramite adsorbimento fisico e chimico. Questo strato impedisce alle particelle di polvere di agglomerarsi e ne migliora la disperdibilità. Allo stesso tempo, ha una catena di carbonio lipofila più lunga. Funziona bene anche con la resina. Ha una forte interazione e un buon effetto di accoppiamento.
Adding nano calcium carbonate to PMMA reduces its particle size to the nanometer level. It also makes the product stronger and tougher. When modified with alkoxystyrene-styrene sulfonic acid copolymer, the dispersibility is also significantly improved. Polyolefin oligomers, like polyethylene wax and random polypropylene, bond well to nano-calcium carbonate. They have good wetting effects. We can mix them with nano-calcium carbonate in a certain proportion. We can then add surfactants. This process makes them into new masterbatch fillers. These fillers are widely used in many fields.
EPIC Powder produce 4 tipi di apparecchiature per la modifica del rivestimento superficiale in carbonato di calcio
Il trattamento della polvere di carbonato di calcio è migliorato. Il carbonato di calcio trattato in superficie ha numerosi usi e prestazioni superiori. Quindi, i paesi stanno gareggiando per sviluppare trattamenti per esso. L'obiettivo principale è sviluppare e creare nuovi modificatori di superficie. Dovrebbero essere poco tossici o non tossici e avere effetti significativi. Questo è l'obiettivo primario dell'industria del carbonato di calcio.