碳酸鈣是親水性惰性粉體,表面不存在與高聚物結合的活性基團。輕質碳酸鈣原始粒徑細小,表面能高,處于熱力學非穩定狀態,極易聚集成團,因此必須作表面活性處理,以降低表面能,增加表面活性基團,提高與聚合物界面的濕潤性和與聚合物的相互作用。
輕質碳酸鈣干法改性
干法改性是將碳酸鈣粉末放入高速混合機中,再加入表面改性劑,借助機械混合作用和溫度使改性劑均勻地吸附在碳酸鈣粒子表面,從而達到改性效果。
表面改性劑一般為偶聯劑,偶聯劑的一端可以與碳酸鈣表面反應形成強有力的化學鍵合,另一端可以與有機高分子發生化學反應或機械纏繞,從而使碳酸鈣和有機高分子緊密結合起來。目前市場上常用的偶聯劑有鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑和磷酸酯偶聯劑等。
干法改性工藝加工過程簡單,生產設備投資和生產成本較低,出料后可直接進行包裝,但活化度欠佳,很難一次性包覆均勻。其工藝關鍵在于要快速混合以便偶聯劑在碳酸鈣粒子表面均勻包覆,以及保持合適的溫度以便進行反應和吸附,碳酸鈣需干燥不含水以免偶聯劑先與水發生反應,進而影響改性效果。
輕質碳酸鈣濕法改性
濕法活化是將碳酸鈣放置于添加了活化劑的溶劑中,并攪拌使表面包覆,再進行干燥。碳酸鈣顆粒經濕法改性處理后表面能降低,經壓濾、干燥后形成的二次粒子僅會形成結合力較弱的軟團聚,可有效避免干法改性中因生成化學鍵氧橋而導致的硬團聚現象。
1、季胺鹽類
季胺鹽類是一種陽離子表面活性劑,其帶正電的一端通過靜電吸附在碳酸鈣表面,另一端與高聚物交聯,實現對碳酸鈣的表面改性。
2、硬脂酸(鹽)
硬脂酸(鹽)屬于陰離子表面活性劑,分子一端的長鏈烷基是親油性基團,與高分子基料有較好的相容性,另一端為水溶性極性基團,可與碳酸鈣等無機填料表面發生物理化學吸附。
3、磷酸鹽和縮合磷酸
磷酸鹽等脂肪酸(酯)利用結構特殊的多聚磷酸酯對碳酸鈣進行表面改性后,碳酸鈣粒子表面疏水親油,在油中的平均團聚粒徑減小,將改性的碳酸鈣填充于PVC塑料體系可顯著改善塑料的加工性能和力學性能。
活化指數的高低直接影響聚合物的物理性能,因此,碳酸鈣分散、改性效果的好壞直接影響其使用價值和應用領域。輕質碳酸鈣的分散、改性技術作為碳酸鈣行業發展的關鍵技術,其地位甚至超過了碳酸鈣本身的生產過程。
來源:粉體技術網
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