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              碳酸鈣5大表面改性方法

              文字:[大][中][小] 2020-6-9    瀏覽次數:752    

              表面改性是改善碳酸鈣應用性能、提高適用性、拓展市場和用量所必須的重要加工技術,目前主要有無機物表面處理、有機物表面改性、聚合物表面改性、機械力化學改性和高能表面改性等5大類方法。


              1、碳酸鈣無機物表面處理

              碳酸鈣具有耐酸性差、pH值高的缺點,從而使其適用范圍和使用量受到了很大程度的限制。將碳酸鈣通過無機表面改性處理,可使得碳酸鈣表面產生雙靜電層,從而降低了顆粒之間的相互排斥作用,減少了堆積現象的產生。與此同時,增加了碳酸鈣的親水性,使碳酸鈣在水中能夠被良好的潤濕,從而增加了分散性能,擴大了適用范圍。

              Do Su Kim等通過硅氟酸根離子的水解使非晶態的硅在碳酸鈣表面沉淀析出,提高了碳酸鈣的耐酸性。

              2、碳酸鈣有機物表面改性

              有機物改性主要指通過化學或物理的方法,將有機物改性劑包裹在碳酸鈣表面,使碳酸鈣表面性質發生改變,從而達到增加界面相容性,減少粉體相互團聚,是碳酸鈣最主流的表面改性方法。

              常用的表面改性劑主要有:脂肪酸(鹽)、磷酸酯類、季銨鹽類、硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑以及復合偶聯劑等。

              3、碳酸鈣聚合物表面改性

              聚合物表面改性是指在碳酸鈣粒子表面形成一層核殼結構的高聚物層。聚合物改性碳酸鈣主要有兩種情況:一種是在碳酸鈣表面單體通過聚合反應形成高分子鏈段;另一種為將聚合物溶解在適當的溶劑中形成高分子溶液,并向其中加入碳酸鈣,當高聚物逐漸吸附到碳酸鈣表面之后將溶劑清除,形成包覆。這樣聚合物可以定向吸附到碳酸鈣表面,形成有效的吸附層,減少碳酸鈣粒子的團聚現象,提高分散性,改善碳酸鈣在使用過程中的分散性能不佳的缺點,達到表面改性的目的

              鄔潤德等利用烯烴類單體在無機引發劑過硫酸鉀的作用下進行納米碳酸鈣表面的原位聚合,改善了納米碳酸鈣的性能。

              4、碳酸鈣機械化學改性

              機械化學改性主要是利用強烈的機械力的作用使碳酸鈣粒子的表面得到激活,碳酸鈣表面的晶體結構發生改變,使得晶格在一定程度上發生移動,從而與其他物質之間的反應活性得到增強。

              通過采用苯乙烯單體聚合接枝的方法,Wu Wei等利用機械化學法促進苯乙烯單體在碳酸鈣表面發生聚合,減少了引發劑的用量,而且提高了高抗沖擊性聚苯乙烯(HIPS)的力學性能,增加了填料與基體之間的相容性。

              這種方法主要針對于顆粒比較大的碳酸鈣效果好,但對于納米碳酸鈣來說,由于其粒徑小,機械力對它的改善效果不是很好,但是卻可以激活表面的一些活性位點和基團,能夠增強與有機表面改性劑的相互作用,故可以采用機械化學和其他改性手段相結合的方法改性納米碳酸鈣。

              5、碳酸鈣高能表面改性

              高能表面改性主要利用高能射線、等離子體等方式對無機粉體表面改性處理。該方法主要依靠具有高能量的射線及等離子體源對碳酸鈣進行表面的轟擊和觸碰,使碳酸鈣表面上產生了一些具有反應活性的位點,然后加入不飽和的單體(如乙烯基單體),不飽和單體能夠與表面的活性位點發生反應,在無機粒子表面形成一層包覆的有機膜。

              但這種方法的成本高、改性之后的效果也不是很穩定,應用得到一定程度的限制。

              來源:雷鵬飛.碳酸鈣涂層填充劑的表面改性及應用研究[D].浙江理工大學,2018.


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