Calciumcarbonat ist eine wichtige anorganische Chemikalie. Es findet breite Anwendung in Branchen wie der Kunststoff-, Gummi-, Beschichtungs- und Papierherstellung. In den letzten Jahren hat der Einsatz synthetischer Harze und Chemikalien stetig zugenommen, wodurch auch der Energieverbrauch täglich steigt. In der Kunststoff-, Gummi- und anderen Industrien wird daher der Einsatz anorganischer Füllstoffe erwogen. Diese Füllstoffe sind reichlich vorhanden und kostengünstig. Sie werden synthetischen Polymeren beigemischt. Ziel ist es, Kunststoffen und Gummi so viel anorganischen Füllstoff (wie Calciumcarbonat) wie möglich beizumischen, ohne dabei die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Produkte zu beeinträchtigen.
Einfaches Calciumcarbonat ist ein Beispiel für einen gewöhnlichen anorganischen Füllstoff. Es ist schwierig, diese Anforderungen zu erfüllen. Sie müssen geändert werden, um ihre Gesamtleistung zu verbessern. Die Verbundwerkstoffindustrie erlebt ein rasantes Wachstum. Calciumcarbonat ist heute ein Füllstoff und ein wichtiger Modifikator.
Aktives Calciumcarbonat besitzt ein hervorragendes Füllvermögen in Kunststoffen. Dadurch lassen sich Kosten senken. Es verbessert Härte, Steifigkeit, Formstabilität und Wärmebeständigkeit von Produkten. Wir modifizieren herkömmliches Calciumcarbonat zu aktivem Calciumcarbonat. So kann es Verbundwerkstoffe füllen und modifizieren. Dies umfasst Veränderungen der Kristallform, der Partikelgröße und der Korngrößenverteilung. Auch die Oberflächeneigenschaften des Calciumcarbonats werden verändert.
Calciumcarbonat-Modifizierungsmethode
Eine Möglichkeit besteht darin, die Partikelgröße so zu verändern, dass die Calciumcarbonatpartikel fein oder ultrafein sind. Dazu gehört die Veränderung der Kristallform und des Größenbereichs der Partikel. Die Verwendung von feinem oder ultrafeinem Calciumcarbonat ist hilfreich. Es hat unterschiedliche Kristallformen. Dadurch verbessert sich seine Fähigkeit, Harz zu verteilen. Es bietet auch eine verstärkende Wirkung in Kunststoffen, Gummi und anderen Produkten. Diese Produkte haben winzige Partikel und eine große Oberfläche.
Diese Methode erfordert eine Aktualisierung des alten Prozesses. Es erfordert eine bessere Karbonisierung, Pulverisierung und Trocknung des Kalziumkarbonats. Der Produktionsprozess ist kompliziert. Bei der Massenproduktion ist es schwierig, die Produkte zu trocknen, und ihre Herstellung ist teuer.
Die zweite besteht darin, die Oberfläche des Kalziumkarbonats zu verbessern. Dadurch wird es von anorganisch zu organisch. Dadurch wird seine Kompatibilität mit organischen Harzen erhöht. Diese Änderung wird auch die Herstellung und Qualität der Produkte verbessern.
Bei dieser Methode werden hauptsächlich amphiphile Moleküle verwendet. Sie haben sowohl anorganische als auch organische Gruppen. Dazu gehören Tenside, langkettige Säuren und Haftvermittler. Sie werden verwendet, um die Oberfläche von Calciumcarbonat zu modifizieren. Der Prozess und die Ausrüstung sind relativ einfach und leicht zu implementieren. Der Haftvermittler ist neu. Er behandelt Calciumcarbonat verschiedener Größen. Die Modifikation ist sehr gut. Er wird immer häufiger bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen verwendet. Zu diesen Materialien gehören Kunststoffe und Gummi. Dies ist ein effektiver Weg, um die neuen Sorten von Calciumcarbonat-Füllstoffen zu erweitern.
Zur Calciumcarbonat-Modifizierung geeignete organische Stoffe
Viele Substanzen können die Oberfläche von Calciumcarbonat verändern. Bisherige Forschungen konzentrierten sich jedoch hauptsächlich auf die Verwendung organischer Säuren. Diese werden zur Herstellung von aktivem Calciumcarbonat verwendet. Die Funktion organischer Säuren auf der Oberfläche von Calciumcarbonat besteht hauptsächlich in der physikalischen Adsorption. Sie sorgen für die Schmierung zwischen der Schnittstelle von Calciumcarbonat und Harz. Die Zugabe organischer Säuren kann die rheologischen und Verarbeitungseigenschaften des Materials verändern. Die physikalischen Eigenschaften des Produkts werden dadurch jedoch kaum verbessert.
Jüngste Studien haben gezeigt, dass die anorganischen und organischen Enden von Calciumcarbonat, wenn es mit einem Haftvermittler behandelt wird, mit dessen Oberfläche reagieren können. Sie können auch mit organischen Harzen reagieren. Gleichzeitig können sie sich mit organischem Harz verheddern. In Gegenwart eines Vernetzungsmittels kann es auch zu einer Vernetzung kommen. Dieser Effekt verändert die Oberflächenpolarität von Calciumcarbonat. Dadurch erhöht sich auch die Haftung zwischen Calciumcarbonat und organischem Harz. Die Zugabe eines Haftvermittlers kann also die Verarbeitung von mit Calciumcarbonat gefüllten Produkten verbessern. Es kann auch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Produkte verbessern.
Titanat- und Aluminat-Haftvermittler sind besser. Sie verändern die Oberfläche von Calciumcarbonat. Allerdings verändert mit Titanat-Haftvermittlern behandeltes Calciumcarbonat seine Farbe. Dies geschieht aufgrund von Oxidation bei Verwendung in einigen Polymeren. Während der Lagerung oder Verarbeitung kann das organische Ende des Titanatmoleküls auseinanderbrechen. Dies kann aufgrund von Hydrolyse oder Alkoholyse geschehen. Gleichzeitig ist die thermische Zersetzungstemperatur von Titanat niedriger als die von Aluminat. Daher ist es besser, Aluminat-Haftvermittler zu verwenden. Sie werden zur Behandlung von Calciumcarbonat verwendet.
Calciumcarbonat wird mit Aluminat-Kopplungsmitteln aktiviert. Die Moleküle dieser Mittel sind amphiphil. Sie haben ein anorganisch-philes und ein organisch-philes Ende. Das Kopplungsmittel wirkt auf die Oberfläche von Calciumcarbonat. Die Calcium- und Carbonationen auf der Oberfläche der Partikel treffen auf Wasser in der Luft und hydrolysieren. Dadurch entsteht eine alkalische, oleophobe Hydroxyloberfläche.
Die oberflächlichen Hydroxylgruppen des Calciumcarbonats können sich mit dem anorganisch-philen Ende des Aluminat-Kopplungsmittels verbinden. Diese Kombination erzeugt oberflächenmodifizierte Calciumcarbonatpartikel. Diese Calciumcarbonatpartikel haben eine modifizierte Oberfläche. Sie werden mit Harzen vermischt. Die organischen Enden der Kopplungsmittelmoleküle können sich mit den Harzmolekülen verwickeln. Das Kopplungsmittel aktiviert das Calciumcarbonat. Dadurch verbessert sich seine Affinität zum organischen Harz. Es modifiziert und stärkt das Harz.