要点1: 选对表面改性剂
碳酸钙粉体的表面改性主要是解决3方面的问题:
一是碳酸钙的分散问题;
二是与有机高分子材料界面结合的问题;
三是表面改性后功能化及专用化的问题。
因此,在选择表面改性剂时应综合考虑以上几点,并要根据表面改性剂的结构、性质及其与碳酸钙粉体的作用机理,同时还应考虑下游有机高分子制品的基料性质、配方、工艺技术要求及碳酸钙的物理化学性质,对其进行正确的和有针对性的选择。
碳酸钙常用的表面改性剂有硬脂酸(盐)、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。
(1)硬脂酸(盐)
硬脂酸(盐)是碳酸钙最常用的表面改性剂,干法工艺可直接加入硬脂酸,湿法工艺要先将硬脂酸皂化或者使用硬脂酸盐,如硬脂酸钠。
为了使硬脂酸更好地分散和均匀地与碳酸钙粒子作用,也可预先将硬脂酸用溶剂(如无水乙醇)稀释,改性时也可适量加入其他助剂。
用硬脂酸(盐)改性处理后的活性碳酸钙主要应用于填充聚氯乙烯塑料、电缆材料、胶粘剂、油墨、涂料等。
(2)钛酸酯偶联剂
钛酸酯偶联剂的分子结构划分为6个功能区,每个功能区均有各自的特点。了解了其特点后,就可以根据待处理粉体的特点及应用领域,来灵活性选择能满足各种要求的钛酸酯偶联剂。
钛酸酯偶联剂分为单烷氧型、螯合型、配位型:
单烷氧型的特点是含有多功能,适应范围广,主要适应处理干燥的碳酸钙粉体。
螯合型是含有乙二醇螯合基,适用于一定含水量的碳酸钙粉体的表面改性。
配位型是耐水性好,多数不溶解于水,不发生酯交换反应,适用多种粉体的表面改性。
(3)铝酸酯偶联剂
铝酸酯偶联剂以前是因易水解很少使用。铝酸酯采取了部分满足中心铝原子配位数的特殊结构,使其产品质量得到很大的提高。铝酸酯偶联剂色浅,有较高的热稳定协调效应和润滑增塑的作用,适用范围广。
要点2: 选对表面改性工艺
碳酸钙粉体表面改性工艺应根据所选用的表面改性剂与碳酸钙粉体反应机理进行确定。
一是要对碳酸钙粉体进行动态加热,排除吸附水;
二是加热到100-110℃时,以雾化法加入表面改性剂,使用两种改性剂时,最好分开加入;
三是动态下保持一定的温度和时间,因不同的反应时间其改性的效果是不同的。
要点3: 选对表面改性设备
根据碳酸钙粉体表面改性的机理及工艺等,在选择表面改性设备时应考虑满足以下几点要求:
(1)表面改性设备能将粉体加热到120℃,并能在90-120℃之间保温,加热和保温时间能够自动控制。
(2)要有排气装置,可将表面改性时需排除的水以蒸汽方式排出。
(3)碳酸钙粉体在表面改性中应处在高速动态的状态下。
(4)表面改性设备应满足表面改性剂分加的要求。
(5)为解决表面改性中产生的假团聚体和硬团聚体,一定要进行有效的分级,应用专用的分级设备进行配套。