Stearinsäure Oberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat wird häufig verwendet in verschiedene Branchen, insbesondere Kunststoffe, Gummi, Beschichtungen und Klebstoffe. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Dispersion und Verträglichkeit von Kalziumkarbonat in Verbundwerkstoffen und verbessert dadurch die Leistung. Das Stearinsäuremolekül hat sowohl hydrophile als auch hydrophobe Segmente. Die hydrophile Gruppe interagiert physikalisch und chemisch mit der Calciumcarbonatoberfläche. Durch Adsorption und Beschichtungreduziert effektiv Partikelwechselwirkungen und führt zu einer gleichmäßigeren Dispersion in Polymermatrizen. Stearinsäure-Oberfläche modifiziertes Calciumcarbonat kann sowohl trocken als auch nass verarbeitet werden. Das Nassverfahren erfordert typischerweise die Verwendung von Stearinsäuresalzen, wie beispielsweise Natriumstearat. Beide Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile und eignen sich daher für unterschiedliche Produktionsanforderungen und Produkteigenschaften.
Stearinsäure trocken Oberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat
Das Verfahren umfasst in der Regel das Trocknen von Calciumcarbonat, um die Feuchtigkeit zu entfernen (bei Feuchtigkeitswerten unter 1% ist eine Trocknung nicht erforderlich). Anschließend wird Stearinsäure zur Oberflächenmodifizierungsmaschine hinzugefügt, um die Beschichtung vorzunehmen. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in seiner Einfachheit, der einfachen Handhabung und der Möglichkeit, schnell eine Großproduktion zu erreichen. Es erfordert relativ geringe Ausrüstungsanforderungen und eignet sich gut für Szenarien mit hohen Anforderungen an die Produktionseffizienz, aber geringerer Modifizierungspräzision.
In Anlagen zur kontinuierlichen Pulveroberflächenmodifizierung werden Materialien und Stearinsäure kontinuierlich zusammen zugeführt. Stearinsäure wird als festes Pulver zugegeben, typischerweise 0,8%-1,2% des Calciumcarbonatgewichts, abhängig von Partikelgröße oder Oberfläche. In der kontinuierlichen Produktion sind präzise Dosierung und stabile Materialzufuhr entscheidend für gleichbleibende Modifizierungseffekte. Fortschrittliche Automatisierungssysteme gewährleisten eine präzise Steuerung des Materialflusses und der Modifizierungsmittelzugabe und gewährleisten so eine stabile Produktqualität.
In Hochgeschwindigkeitsmischer, horizontalen Paddelmischern und anderen temperaturgeregelten Mischern erfolgt die Oberflächenbeschichtung typischerweise im Batch-Betrieb. Die vordosierten Materialien und Stearinsäure werden hinzugefügt und 15–60 Minuten vor der Verpackung gemischt. Der Stearinsäureverbrauch liegt typischerweise bei 0,81–1,51 TP3T Calciumcarbonatgewicht, bei einer Reaktionstemperatur von etwa 100 °C. Dieser Batch-Betrieb ist langsamer, aber flexibler und eignet sich für die Produktion kleiner Chargen und verschiedener Sorten. In Unternehmen, die Produkte an spezifische Kundenbedürfnisse anpassen, spielt die Batch-Trockenmodifizierung eine entscheidende Rolle.
Um die Dispersion von Stearinsäure zu verbessern, kann diese vor der Modifizierung mit einem Lösungsmittel (z. B. wasserfreiem Ethanol) verdünnt werden. Additive wie Dispergiermittel können die Agglomeration reduzieren und eine gleichmäßige Beschichtung verbessern. Haftvermittler können die Grenzflächenbindung zwischen Calciumcarbonat und Polymermatrizes verbessern und so die Leistungsfähigkeit von Verbundwerkstoffen deutlich steigern.
Stearinsäure, nassoberflächenmodifiziertes Calciumcarbonat
Bei der Nassmodifizierung handelt es sich um die Oberflächenbehandlung von Calciumcarbonat in einer wässrigen Lösung. Der Prozess beginnt in der Regel mit der Verseifung von Stearinsäure und deren Zugabe zur Calciumcarbonat-Aufschlämmung. Nach einer gewissen Reaktionszeit werden Filtration und Trocknung durchgeführt. Die Dispersion von Calciumcarbonat in der Flüssigphase ist einfacher als in der Gasphase.
Zusätzlich können Dispergiermittel zugesetzt werden, um den Dispersionseffekt zu verbessern und eine gleichmäßigere Wechselwirkung zwischen Calciumcarbonatpartikeln und Oberflächenmodifizierermolekülen zu gewährleisten. Wenn Calciumcarbonatpartikel Stearinsäuresalze adsorbieren, verringert sich die Oberflächenenergie. Selbst nach Filtration und Trocknung bilden sich Sekundärpartikel mit schwächerer Agglomeration, die sich mit geringerer Scherkraft leicht wieder dispergieren lassen.
Nassmodifizierungsanlagen sind in der Regel einfach aufgebaut und bestehen aus Behältern mit Rührwerken und statischen Mischern. Starkes Rühren verbessert die Aktivierungseffizienz und verkürzt die Reaktionszeit, erfordert aber eine höhere Anlagenleistung.
Obwohl die Nassoberflächenmodifizierung bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann, sind längere Reaktionszeiten erforderlich. Daher wird in der Regel erhitzt, wobei die Modifizierungstemperaturen bei etwa 50–100 °C liegen.
Die Nassoberflächenmodifizierung wird üblicherweise für leichtes Calciumcarbonat und ultrafeines schweres Calciumcarbonat verwendet, das durch Nassmahlen hergestellt wird.
Abschluss
Stearinsäure ist ein vielseitiger und kostengünstiger Oberflächenmodifizierer für Calciumcarbonat. Sowohl Trocken- als auch Nassmodifizierungsverfahren haben ihre Vorteile und werden je nach Produktionsanforderungen ausgewählt. Die Trockenmodifizierung ist einfach und schnell, während die Nassmodifizierung eine bessere Dispersion und gleichmäßige Interaktion mit Calciumcarbonatpartikeln gewährleistet. Durch die sorgfältige Auswahl des geeigneten Modifizierungsverfahrens können Hersteller die Leistung von Calciumcarbonat in verschiedenen Anwendungen optimieren und so die Qualität der Endprodukte verbessern.
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