كربونات الكالسيوم مركب غير عضوي محب للماء. لديها العديد من هياكل الهيدروكسيل على سطحها. لديها تقارب قليل للبوليمرات العضوية. إنها تشكل التجمعات بسهولة ولكنها تتوزع بشكل غير متساو داخلها. وهذا يخلق عيوب في الواجهات بين المواد المركبة. التطبيق المباشر له نتائج سيئة. تصبح هذه العيوب أكثر وضوحًا مع زيادة كمية الحشو. التعبئة المفرطة قد تجعل المنتج غير صالح للاستخدام. لتعزيز التأثير المعزز لكربونات الكالسيوم، نحتاج إلى تعديل المسحوق. نحن بحاجة أيضا إلى تحسين تشتتها في المواد المركبة. سيؤدي ذلك إلى تحسين الخواص الفيزيائية للمركبات المملوءة بكربونات الكالسيوم. يجب أن نستخدم أساليب مختلفة لتوسيع استخدامات المادة. هذا سيجعلها مادة وظيفية ومعززة وملء.
هناك طريقتان رئيسيتان لتعديل كربونات الكالسيوم. الأول هو تغيير حجم الجسيمات. وهذا يجعل الجزيئات إما ناعمة أو فائقة الدقة. أنه يحسن تشتتها في الراتنج. هذا التغيير يجعل البلاستيك والمطاط والمنتجات الأخرى أقوى. وهو يفعل ذلك عن طريق السماح للجزيئات بتعزيزها. الجزيئات صغيرة الحجم ولها مساحة سطحية كبيرة محددة.
والطريقة الأخرى هي تحسين سطح المسحوق. هذا يغيره من محبة للماء إلى محبة للدهون. وهذا يزيد من توافق المسحوق مع الراتنجات العضوية. يؤدي هذا أيضًا إلى تحسين المعالجة والخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمنتج.
تستخدم هذه الطريقة أساسًا معدّلات السطح لتنشيط سطح كربونات الكالسيوم. يقدم ما يلي العديد من المعدلات السطحية الرئيسية لكربونات الكالسيوم.
معدّل غير عضوي
تلتصق مشتتات الإلكتروليت غير العضوية بسطح كربونات الكالسيوم النانوية. يمكنهم فعل شيئين. أولاً، تخلق تنافرًا إلكتروستاتيكيًا قويًا عن طريق تعزيز إمكانات السطح. ثانيًا، أنها تحدث تأثيرًا تنافرًا مكانيًا قويًا.
وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا أن يجعل سطح كربونات الكالسيوم النانوية أكثر قابلية للبلل بالماء. هذا يمنعها من التكتل في الماء.
المواد غير العضوية تستخدم عادة. وهي تشمل بشكل رئيسي حمض الفوسفوريك المكثف والألومينات والأملاح غير العضوية. لديهم أيضًا أيونات حمضية وقلوية وشبة وغير عضوية. نانو كربونات الكالسيوم لديها مقاومة ضعيفة للأحماض. وهذا يحد من نطاق استخدامه. يمكن لحمض الفوسفوريك تعديل سطحه. هذا يشكل طلاء كامل وكثيف. يستخدم الطلاء تأثير مسعور. كما أنه يستخدم عائقًا استاتيكيًا لمنعه من ملامسة أيونات الهيدروجين الداخلية. وهذا يمكن أن يحسن تشتت وتفعيل كربونات الكالسيوم. سيؤدي ذلك أيضًا إلى تحسين مقاومته للأحماض وتوسيع نطاق تطبيقاته.
درجة الحموضة للمنتج من 5.0 إلى 8.0. هذا أقل بنسبة 1.0 ~ 5.0 عما كان عليه قبل العلاج. من الصعب أن يذوب المنتج في الأحماض الضعيفة مثل حمض الأسيتيك. لديها مقاومة جيدة للأحماض. يمكن استخدام هذا المنتج في الصناعات. وتشمل هذه المواد البلاستيكية والمطاط والطلاءات وصناعة الورق والمواد الغذائية ومعجون الأسنان.
الأحماض الدهنية ومعدلات أملاحها
تعد الأحماض الدهنية أو معدّلات الإستيرات من المعدلات التقليدية لحشو كربونات الكالسيوم. فهي غير مكلفة ولها تأثيرات تعديل جيدة على حشوات كربونات الكالسيوم. هذا النوع المعدل هو في الأساس أليفاتي، أو عطري، أو أرالكيل. يحتوي على مجموعات الهيدروكسيل أو الأمينو أو الثيول. أحد طرفي جزيء الأحماض الدهنية هذا عبارة عن مجموعة ألكيل طويلة السلسلة. إنه جيد في الاندماج مع البوليمرات. يمكن للطرف الآخر من RCOO أن يرتبط بأيونات الكالسيوم الموجودة على سطح كربونات الكالسيوم. تشكل هذه الرابطة طبقة طلاء نشطة. يمنع جزيئات كربونات الكالسيوم من التكتل. الأحماض الدهنية شائعة الاستخدام هي حامض دهني وأملاحه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام اللجنين وحمض الراتينج وأملاحه في المعالجة السطحية لكربونات الكالسيوم.
جيا وآخرون. لقد قمت بدراسة تأثير كربونات الكالسيوم المعدلة بحمض دهني على تدفق مادة البولي بروبيلين. وأظهرت النتائج أنه أدى إلى تحسن كبير في قوة ومتانة مادة البولي بروبيلين.
معدّلات الفوسفات
يغير إستر الفوسفات بشكل أساسي مسحوق كربونات الكالسيوم. ويتم ذلك عن طريق تفاعل Ca2+ مع سطح المسحوق لتكوين إستر. وهذا يشكل ملح فوسفات الكالسيوم على سطح المسحوق. هذا يغير خصائص المسحوق. يمكن لمركبات استر الفوسفات تعديل مسحوق كربونات الكالسيوم. وهذا يمكن أن يحسن بشكل كبير من قابلية المعالجة وقوة المواد المركبة. كما أنه يحسن مقاومة الأحماض والسلامة من الحرائق.
يان وآخرون. درس البنية المجهرية والخصائص الفيزيائية لمركبات كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة بالفوسفات PVC/الجديدة. وأظهرت النتائج أن كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة تعمل على تقوية مركبات PVC كثيرًا. وحسنت خصائصهم الفيزيائية.
معدل عامل اقتران
عامل الاقتران عبارة عن مادة ذات بنية برمائية. يحتوي جزء واحد من الجزيء على مجموعات قطبية محبة للماء. يمكنهم التفاعل مع المجموعات الوظيفية الموجودة على سطح المسحوق. وهذا يشكل روابط كيميائية قوية. الجزء الآخر يحتوي على مجموعات غير قطبية كارهة للماء. يمكن أن تتفاعل أو تتشابك مع البوليمرات العضوية. يجمع هذا الإجراء بقوة بين مسحوق كربونات الكالسيوم ومصفوفة البوليمر. هاتان مادتان لهما خصائص مختلفة جدًا. يتم دمجها من خلال طبقة الواجهة.
ومع ذلك، فإن هذا الأسلوب لديه ثلاث مشاكل. أولاً، سعر عوامل التوصيل مرتفع. ثانيًا، يتم اختيار أنواع مختلفة من البوليمرات المختلفة. وأيضًا، عند استخدامها في بعض البوليمرات، يمكن أن يتغير لونها. كما أنها عرضة للانهيار أثناء التخزين أو الخلط.
يتم استخدام العشرات من العوامل لمعالجة أسطح كربونات الكالسيوم. يتم استخدامها في الداخل والخارج. تشتمل عوامل الاقتران شائعة الاستخدام على السيلان والتيتانات والألومينات. هناك أيضًا عوامل اقتران مركبة، وما إلى ذلك.
إدخال 4 عوامل اقتران لكربونات الكالسيوم المعدلة
عامل اقتران سيلاني
تم تطوير عامل اقتران السيلان مبكرًا وهو أكثر أنواع عوامل الاقتران استخدامًا. بالنسبة لمعظم عوامل اقتران السيلاني، هناك عدد قليل جدًا من مجموعات الهيدروكسيل. لذلك، من الصعب أو حتى من المستحيل التفاعل مع كربونات الكالسيوم الثقيلة. يتم تعديل عامل اقتران الراتنج والسيلان فقط عندما يكون لهما مجموعات متشابهة. هي يي وآخرون. لقد اختاروا عامل اقتران السيلاني KH560. لقد استخدموه لتعديل سطح كربونات الكالسيوم الثقيلة. لقد وضعوا كربونات الكالسيوم الثقيلة المعدلة في راتنجات الايبوكسي. أدى هذا إلى تحسين الاستقرار الحراري والتوافق ومقاومة التآكل لطلاء الإيبوكسي.
عامل اقتران تيتانات
وكيل اقتران Titanate هو منتج. قامت شركة كينريش للبتروكيماويات في الولايات المتحدة بتطويره. لقد تم تصنيعها في أواخر السبعينيات. تنقسم عوامل اقتران Titanate إلى أنواع بناءً على البنية الجزيئية. هناك أربعة أنواع: أحادي الألكوكسي، أحادي الألكوكسي بيروفوسفات، التنسيق، والمخلّب. من بينها، نوع monoalkoxy جيد لأنظمة الحشو الجاف. لا تحتوي هذه الأنظمة على مياه مجانية. لديهم فقط الماء المرتبط كيميائيًا أو جسديًا. الأنواع الثلاثة الأخرى من عوامل اقتران تيتانات ليس لها متطلبات محتوى الماء.
تؤثر عوامل اقتران تيتانات على كربونات الكالسيوم الثقيلة. تستخدمه صناعة المطاط لخفض كمية المطاط ومضادات الأكسدة. كما أنه يحسن مقاومة تآكل المنتج والأداء المضاد للشيخوخة. تتم إضافة عامل التوصيل إلى كربونات الكالسيوم الثقيلة في الطلاء. إنه يحسن التشتت والسيولة والاستقرار الحراري والخواص الميكانيكية. يتم استخدامه في صناعة الورق لتعزيز قوة الورق والطباعة. وعلى الرغم من فعاليته، إلا أن له عيوب كثيرة. يتأكسد ويتغير لونه بسهولة. يتحلل عند درجات حرارة منخفضة. نهايته العضوية عرضة للانهيار أو التحلل المائي. إنه ضار بالناس والبيئة. هذه العيوب تحد بشكل كبير من استخدامه.
عامل اقتران ألومينات
قامت جامعة فوجيان للمعلمين بإنشاء عامل اقتران ألومينات. يمكن أن يحسن قوة المنتج وكفاءته. وهو يعمل مثل عامل اقتران تيتانات. يتمتع عامل اقتران الألومينات بمزايا مقارنة بعامل اقتران التيتانيوم. له لون فاتح، وغير سام، وصلب في درجة حرارة الغرفة، ومستقر حرارياً. كما أنه سهل الاستخدام. وفي الوقت نفسه، يضيف عامل اقتران الألومينات أيضًا بعض تأثيرات التشحيم والتلدين. لذلك، فهو يعدل كربونات الكالسيوم الثقيلة بشكل أفضل من السيلان والتيتانات. غالبًا ما يستخدم الناس كربونات الكالسيوم الثقيلة لملء مادة البولي بروبيلين. كما أنهم يستخدمونه لملء كلوريد البوليفينيل والبولي يوريثين الصلب. يستخدمون عامل اقتران ألومينات لتعديله. زادت كمية الحشوة. لكن المنتجات الناتجة لا تزال تتمتع بخصائص جيدة. كما أنها تقلل من التكلفة.
معدل اقتران مركب
يعتمد المعدل على عامل اقتران. يتم دمجه مع المعدلات الأخرى، والعوامل السطحية، وعوامل الارتباط المتقاطع. يستخدمونه لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة. يتم اختيار معدلين أو أكثر في نفس الوقت لتعديل كربونات الكالسيوم الثقيلة. وهذا يتيح لمزايا كل معدل أن تتألق. تأثير التعديل لكربونات الكالسيوم الثقيلة أفضل. يمكن أن تلبي الاحتياجات المختلفة بشكل أفضل.
معدّلات البوليمر
يمكن أن تؤدي إضافة البوليمر إلى كربونات الكالسيوم إلى تحسين استقرار التشتت. وهذا صحيح في الأنظمة غير المائية. يعتقد الناس عمومًا أن كربونات الكالسيوم المغلفة بالبوليمر لها نوعان. في أحد الأنواع، يتم امتصاص المونومر أولاً على سطح المسحوق. ثم يبدأ في البلمرة. يشكل طبقة بوليمر رقيقة جدًا على السطح. والآخر هو إذابة البوليمر في مذيب جيد. ثم أضف كربونات الكالسيوم. يتم امتصاص البوليمر ببطء على كربونات الكالسيوم. هذا يستثني المذيب ويشكل طبقة. يمكن لهذه البوليمرات أن تلتصق بسطح مسحوق كربونات الكالسيوم بطريقة اتجاهية. وهذا يعطي المسحوق خاصية مشحونة. تشكل البوليمرات طبقة على سطح المسحوق. يفعلون ذلك من خلال الامتزاز الفيزيائي والكيميائي. تمنع هذه الطبقة جزيئات المسحوق من التكتل وتحسن من تشتتها. وفي الوقت نفسه، يحتوي على سلسلة كربون أطول محبة للدهون. كما أنه يعمل بشكل جيد مع الراتنج. لديها تفاعل قوي وتأثير اقتران جيد.
إن إضافة كربونات الكالسيوم النانوية إلى PMMA يقلل من حجم جسيماتها إلى مستوى النانومتر. كما أنه يجعل المنتج أقوى وأكثر صرامة. عند تعديله باستخدام كوبوليمر حمض السلفونيك ألكوكسيستيرين - ستايرين، يتم أيضًا تحسين التشتت بشكل ملحوظ. ترتبط أوليغومرات البولي أوليفين، مثل شمع البولي إيثيلين والبولي بروبيلين العشوائي، جيدًا بكربونات الكالسيوم النانوية. لديهم تأثيرات ترطيب جيدة. يمكننا مزجها مع كربونات الكالسيوم النانوية بنسبة معينة. يمكننا بعد ذلك إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي. هذه العملية تجعلهم في حشوات ماستر جديدة. تستخدم هذه الحشوات على نطاق واسع في العديد من المجالات.
تنتج EPIC Powder 4 أنواع من معدات تعديل طلاء سطح كربونات الكالسيوم
تحسنت معالجة مسحوق كربونات الكالسيوم. كربونات الكالسيوم المعالجة سطحيًا لها استخدامات عديدة وأداء فائق. لذا تتنافس الدول على تطوير علاجات له. الهدف الرئيسي هو تطوير وإنشاء معدّلات سطحية جديدة. وينبغي أن تكون منخفضة السمية أو غير سامة ولها آثار كبيرة. هذا هو الهدف الأساسي لصناعة كربونات الكالسيوم.