分享好友 资讯首页 资讯分类 切换频道

碳酸钙改性剂不会选?改性原理分不清?改性知识“读”一份

2022-03-25 09:233700
 
 

谈及碳酸钙改性,很多从业者都有点迷糊。塑料要用哪种啊?为什么用这种啊?其实,梳理清楚改性的基础知识,加以理解后我们可以不用死记硬背。碳酸钙的改性机理大致可以分两种,一种是化学作用,一种是物理作用。表面化学作用,如官能团的取代、聚合、接枝和水解等。表面物理作用,例如其相界面发生的吸附、包覆、浸润等反应,当填料完全被润湿时,碳酸钙的高能表面会发生物理吸附,该能量高于塑料内聚黏结强度。
图片

01

碳酸钙的表面改性工艺

 

    碳酸钙粉体要添加到高分子化合物中,需要对其进行表面改性,以改善碳酸钙与高分子材料之间的相容性。粉体的表面改性工艺包括干法改性方法和湿法改性方法。常用的表面改性剂有,硬脂酸、硬脂酸钠、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。

1.1干法表面改性工艺

    干法表面改性是在一定温度条件下将改性剂喷洒到碳酸钙粉末上,并进行表面改性。其加工工艺相对简单,生产成本较低,但与湿法比较,活化度、吸收值和均匀等性能不佳,一般需要采用改性机进行表面改性。例如,贺州钟山县双文碳酸钙新材料有限公司将碳酸钙粉体放入改性机中,将改性剂(主要为磺基甜菜碱、氟碳磷酸酯、辛烷基磺酸钠),保持温度在50~60℃,反应1.5-2h后降至室温,获得活性碳酸钙粉体。

1.2湿法表面改性工艺

    湿法改性工艺是把碳酸钙分散在一定的溶剂(通常是水或者乙醇),在一定温度下,添加表面改性剂,通过搅拌等方法进行表面改性。成都硅宝科技股份有限公司王天强等人在80℃的温度下,无水乙醇的溶剂中,将硅烷偶联改性剂(或硬质酸钠)与碳酸钙混合均匀,趁热过滤、洗涤、烘干,即得改性的超细重质碳酸钙粉体,通过红外光谱证实,表明改性剂成功接枝到了超细重质碳酸钙表面。

1.3干湿混合法表面改性工艺

    干湿混合方法表面改性,效果好,但工艺复杂。江苏常州碳酸钙有限公司颜干才等人在硬脂酸钠湿法改性碳酸钙完成后,再采用干法改性工艺,将硬脂酸包覆在碳酸钙中,形成干湿法混合包覆活性碳酸钙产品。其比表面在21.34~22.30m2/g之间,吸油值在23.0~28.6mL/100g之间。

02

不同改性剂的应用效果


2.1偶联剂


    偶联剂能在两种极性相差较大的材料之间形成结合界面,从而达到改性目的。改性机理可以理解为,带有亲无机物基团的一段与碳酸钙表面的官能团反应,形成化学键;带有亲有机物基团的另一端则与聚合物分子链发生反应。常见的偶联剂有钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等。

    以钛酸酯偶联剂改性碳酸钙为例,钛酸酯偶联剂的作用机理是将一层有机分子膜覆盖在纳米碳酸钙的表面 , 从而达到改性的目的。钛酸酯偶联剂中的烷基部分在改性过程中易水解,与碳酸钙表面的羟基结合,使碳酸钙表面性质变为疏水;另一端可以与聚合物发生缠绕或者化学结合,从而改善了与高聚物的界面相溶性,也提高了复合材料的机械性能。

2.2有机表面活性剂

    有机表面活性剂,主要分为阴、阳表面活性剂、脂肪酸及其盐类、树脂酸及其盐类、木质素等。以脂肪酸为例,将亲水的碳酸钙粉末的表面变为亲油性,阻止了碳酸钙粒子聚集成块,提高了粒子在油性基质中的分散性能。再如,磷酸酯处理后的碳酸钙,粒子表面的Ca2+被磷酸酯固定生成磷酸钙盐,沉积附着于粒子的表面,使亲水表面变为疏水表面。

2.3聚合物改性剂

    用聚合物对碳酸钙表面改性的机理大致有两种。其一是单体经聚合反应形成极薄的聚合物膜层并吸附于碳酸钙表面;其二是将溶于某种溶剂的聚合物包覆于碳酸钙表面。通过物理、化学吸附在其表面形成保护层,防止碳酸钙颗粒团聚结块,改善其分散性能。

图片

附:碳酸钙表面改性剂

  • 钛酸酯偶联剂


单烷氧基型(NDZ-101、JN-9、YB-203等);螯合型(YB-301、YB-401、JN-201等);配位型(KR-41B、KR-46等)。

  • 铝酸酯偶联剂


DL系列、F系列、H系列、L系列等。

  • 阴离子表面活性剂


硬脂酸(盐)、磺酸盐及其脂、高级磷酸酯盐。

  • 阳离子表面活性剂


高级胺盐(伯胺、仲胺、叔胺及季铵盐)。

  • 非离子表面活性剂


聚乙二醇型、多元醇型。

  • 水溶性高分子


聚丙烯酸(盐)、聚丙烯酸(盐)及其共聚物、聚乙烯醇、聚马来酸等。

举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
哪些因素可以影响碳酸钙的白度?如何解决?
碳酸钙作为一种广泛应用于塑料、橡胶、涂料、造纸等行业的无机填料,其白度是衡量产品质量的重要指标之一。白度的高低不仅影响产品的外观,还直接关系到产品的市场价值和应用性能。本文将探讨影响碳酸钙白度的主要因素,并提出相应的解决方案。

0评论2024-10-2438

轻重钙粉体与其基本颗粒二者物理性能的一阶线性关系
轻重钙粉体与其基本颗粒二者物理性能的一阶线性关系

0评论2024-10-1755

碳酸钙生产厂家教你如何选择合适的产品粒径
如何选择合适目数的碳酸钙,通过以下几个方法希望能够帮助大家在使用的时候能够有所参考

0评论2024-09-29110

氢氧化钙产品中氧化钙含量分析的改进方法
对采用干法消化工艺生产的氢氧化钙产品中的氧化钙含量进行了分析,采用加热分解的方法,可以计算出氢氧化钙产品中的氧化钙含量,该分析方法可以更好的对氢氧化钙产品生产质量进行监控。

0评论2024-08-22207

纳米碳酸钙生产用强力碳化器均匀化效果实验研究
纳米碳酸钙作为一种功能性无机纳米材料,在橡胶、塑料、涂料、造纸等众 多领域具有广泛的应用价值。其粒径分布和均匀性是影响产品质量和应用性能的 关键因素之一。强力碳化器作为一种新型高效的碳化设备,其在纳米碳酸钙生产 过程中的均匀化效果受到了广泛关注。然而目前关于强力碳化器均匀化效果的研 究尚不充分,特别是碳化条件对纳米碳酸钙性质的影响机制尚不明确。本研究旨 在通过实验方法系统地研究强力碳化器的均匀化效果及其影响因素,为纳米碳酸 钙的工业化生产和强力碳化器的进一步优化提供理论支持和实践指导。

0评论2024-08-15150

日本地崎立窑在高端钙镁行业的推广应用
日本地崎株式会社研制了一种新型立窑,该立窑系统以区别于传统意义的煅烧方式而闻名海外,并因其煅烧制度可控快调、活性度可控快调、产能可控快调等优越性能得到海外众多高端钙镁生产企业的青睐。

0评论2024-08-07184

电石渣生产绿色纳米碳酸钙的新工艺研究
以电石渣、碱渣、磷尾矿、皀化废渣、磷肥渣等钙镁型废渣为原料生产绿色轻质(纳米)碳酸钙的碳化工艺路线有三种:一是单纯CO2碳化法,只能生产出粒径粗大的普通绿色轻钙产品;二是CO2碳化+湿法研磨可生产D50在1-2μm的微细绿色轻钙;三是可溶性碳酸盐预碳化+CO2碳化所组成的复合碳化法可生产纳米级绿色轻钙。这三种碳化工艺路线为绿色轻质(纳米)碳酸钙形成高、中、低系列化产品提供了方案。双碳战略下,以电石渣为原料来生产绿色微细轻质(纳米)碳酸钙新工艺可实现电石渣的高值化利用、CO2减排、减碳86.7%的绿色微细轻

0评论2024-08-01251

环状硼酸苯酚酯表面改性剂的合成与性能研究
为增强硼酸酯的应用性能,改善重质碳酸钙(GCC)与树脂基材的融合性,使用硼酸、二乙醇胺和苯酚通过两步反应合成得到新型环状硼酸苯酚酯表面改性剂。分别添加1%、1.5%和2%的表面改性剂对GCC进行处理,测试改性前后GCC粉体的吸油值和微观形貌。改性前后的GCC粉体以30%的比例填充聚丙烯(PP),制成GCC/PP复合材料,进行力学性能、流变、熔融指数(MRF)和差示扫描量热测试。结果表明:表面改性剂添加量为2%时,粉体分散性最好,与未改性碳酸钙相比,吸油值降低了14.0 g/100 g;改性粉体在PP基体中

0评论2024-07-25164

纳米碳酸钙干燥设计及设备选型的研究
在纳米碳酸钙干燥工艺设计过程中,对国内常见的干燥设备和不同组合方式进行热量衡算,并结合典型企业的实际工况数据进行对比,确定了以单级网带干燥作为最优化的工艺及设备选型方案,比闪蒸干燥以及闪蒸干燥和网带干燥组合的干燥系统,能降低综合能耗30%以上。

0评论2024-07-18313

轻质碳酸钙生产烘干设备的选型
滤饼干燥是轻质碳酸钙生产较为关键的工序,其装备费用约占生产线总投资的10~20%,发生的生产成本可以占总成本在10~25%,如此大的变动范围,和生产线工艺设计时干燥机主体的选型有着密切的关系。

0评论2024-07-12316