carbonate de calcium modifié Cette formule a suscité un vif intérêt dans divers secteurs industriels grâce à ses propriétés améliorées. Ce procédé de modification altère les caractéristiques de surface du carbonate de calcium, ce qui lui permet de mieux interagir avec différents matériaux. Le carbonate de calcium modifié présente une meilleure dispersion, une stabilité accrue et des performances améliorées. Il est particulièrement utile dans les plastiques, les peintures et les revêtements. Les chercheurs s'efforcent constamment d'améliorer cette formule afin de répondre aux besoins changeants du marché. En définitive, la formule modifiée du carbonate de calcium représente une avancée prometteuse en science des matériaux.
Les particules de Ca²⁺ et de CO₃²⁻ issues du broyage du carbonate de calcium lourd réagissent avec l'eau, créant ainsi des groupes hydroxyle. Le carbonate de calcium lourd devient alors hydrophile. Or, les polymères organiques sont lipophiles et hydrophobes. Ces propriétés de surface différentes induisent une faible compatibilité entre le carbonate de calcium lourd et le polymère organique, entraînant une dispersion hétérogène et une faible adhésion à l'interface. Les composites à base de polymères présentent souvent des défauts d'interface lors de leur utilisation, ce qui peut réduire leurs performances. Par conséquent, la surface du carbonate de calcium lourd doit être modifiée organiquement.
Formules modifiées au carbonate de calcium
Il existe de nombreux types de modificateurs de surface. Leurs formules, notamment leur variété, leur dosage et leur utilisation, sont très spécifiques. EPIC Powder a créé 20 formules spéciales pour la modification du carbonate de calcium lourd. Les procédés comprennent des méthodes humides et sèches. Parmi les types de modificateurs, on trouve l'acide stéarique (sodique), les agents de couplage silane, titanate et aluminate, les tensioactifs, les polymères organiques, l'amidon et les modificateurs composites, etc. (à titre indicatif uniquement). Plus de détails ci-dessous :
- Formule 1 : Modification par broyage humide de l'acide stéarique
- Formule 2 : Modification à sec du stéarate de sodium
- Formule 3 : Modification humide KH-550
- Formule 4 : Comparaison des effets de modification à sec des agents de couplage titanate et aluminate
- Formule 5 : Comparaison des effets de l'agent de couplage stéarate de sodium et aluminate pour la modification humide.
- Formule 6 : Comparaison des effets de modification en milieu humide du stéarate de sodium et d’un agent de couplage
- Formule 7 : Comparaison des effets de modification à sec des tensioactifs, de l'huile de silicone, etc.
- Formule 8 : Couplage = Comparaison des effets de modification des tensioactifs et des tensioactifs
- Formule 9 : Comparaison des effets de modification à sec des tensioactifs, de l’acide stéarique, des agents de couplage et de l’huile de silicone
- Formule 10 : Modification composite de l'agent de couplage acide stéarique-titanate (broyage à billes humide)
- Formule 11 : Modification composite de l'agent de couplage acide stéarique-titanate (méthode sèche)
- Formule 12 : Modification composite de l’acide oléique et d’un agent de couplage
- Formule 13 : Modification des modificateurs composites à base d’eau
- Formule 14 : Modification à sec d’une émulsion de polymère
- Formule 15 : Modification du diester d’acide dipalmitoyl tartrique
- Formule 16 : Modification à sec de l'hydrolysat d'anhydride d'acide éléostéarique
- Formule 17 : Modification du monostéarate de sorbitan (Span60)
- Formule 18 : Modification de la polymérisation de l'acétate de polyvinyle
- Formule 19 : Modification de l'enrobage d'amidon
- Formule 20 : Traitement intégré d’un agent de couplage titanate et broyage par flux d’air
Formulation 1 : Modification par broyage humide à l'acide stéarique
Modificateur: acide stéarique.
Méthode de modification : Peser 900 g de poudre de carbonate de calcium. La granulométrie doit être d'environ 45 µm. Préparer une suspension de 75 % de matière sèche (75 % TP3T). Ajouter ensuite de l'acide stéarique. La quantité d'acide stéarique doit représenter entre 1 et 3 % de la masse de poudre de carbonate de calcium. La viscosité initiale de la suspension est de 147 mPa·s à 42 °C et de 228 mPa·s après 20 min de repos. Le volume de la suspension est d'environ 600 mL. Agiter à 1000 tr/min pendant 90 min dans un disperseur agité. Arrêter l'agitation. Retirer la suspension et la placer dans une étuve à 180 °C. Après séchage, extraire le bloc modifié. Le broyer ensuite pendant 3 minutes à l'aide d'un broyeur à grande vitesse. On obtient ainsi de la poudre de carbonate de calcium modifiée.
Tests et caractérisation : Taille des particules, activation de surface, pouvoir absorbant d'huile, blancheur.
Effet de modification :
Le broyage et la modification du carbonate de calcium lourd peuvent être effectués à température ambiante. Ce procédé réduit la taille des particules de 45 µm à 2 µm. L'ajout d'acide stéarique augmente l'activation du carbonate de calcium lourd, tout en diminuant son pouvoir absorbant d'huile. Lorsque la teneur en acide stéarique atteint 21 TP3T (fraction massique), l'activation du carbonate de calcium lourd dépasse 981 TP3T et son pouvoir absorbant d'huile chute à 0,267 g/g. Le broyage et la modification simultanés du carbonate de calcium lourd contribuent à réduire les coûts de production, ce qui rend le produit plus compétitif.
Formule 2 : Modification à sec du stéarate de sodium
Modificateur: stéarate de sodium.
Méthode de modification : Commencez par sécher le carbonate de calcium lourd à l'étuve pour éliminer toute trace d'humidité. Pesez ensuite une quantité précise de poudre sèche et introduisez-la dans un tricol. Placez le tricol dans un bain-marie à température contrôlée et agitez. Ajoutez ensuite une quantité mesurée de stéarate de sodium et agitez pendant la durée indiquée. Enfin, laissez refroidir le mélange pour obtenir le carbonate de calcium lourd modifié.
Tests et caractérisation : FT-IR, XRD, MEB, potentiel zêta.
Effet de modification :
Lorsque la température de modification est de 70 °C, la quantité de stéarate de sodium représente 1,51 TP3T de la masse de carbonate de calcium lourd, la durée de modification est de 50 min et la vitesse d'agitation de 700 tr/min. Le taux d'activation du carbonate de calcium lourd modifié par le stéarate de sodium est de 85,61 TP3T, ce qui indique une bonne efficacité de la modification. Le spectre infrarouge du carbonate de calcium lourd modifié par le stéarate de sodium présente des pics. On observe des pics d'élongation symétrique -CH2- à 2850 cm⁻¹ et des pics d'élongation antisymétrique à 2920 cm⁻¹. Le pic de diffraction des rayons X est déplacé vers des angles plus élevés. Le potentiel zêta augmente de 14,1 mV à 30,2 mV et la taille des particules diminue. Ceci indique que le stéarate de sodium s'est greffé à la surface du carbonate de calcium lourd. Cependant, la modification n'altère pas la structure cristalline du carbonate de calcium. Le carbonate de calcium lourd modifié présente une bonne dispersibilité.
Formule 3 : Modification humide KH-550
Modificateur: γ-chloropropyltriéthoxysilane (KH-550), stéarate de sodium, agent de couplage titanate.
Méthode de modification :
- Modification du greffon par voie humide.
- Peser 200 g de carbonate de calcium lourd ultrafin séché.
- Dispersez-le dans 300 g d'éthanol anhydre.
- Chauffer et remuer au bain-marie à 80℃ pendant 10 minutes.
- Ensuite, ajoutez 2,5% de la masse de poudre de l'agent de modification.
- Poursuivre la réaction dans les mêmes conditions pendant 60 minutes.
- Enfin, filtrer, laver et sécher à chaud pour obtenir la poudre de carbonate de calcium lourd ultrafine modifiée.
Essais et caractérisation :
- spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier
- Analyse thermogravimétrique
- Analyse granulométrique
- test des propriétés rhéologiques du caoutchouc de silicone
- essai des propriétés mécaniques
Effet de modification :
Les données rhéologiques montrent que le carbonate de calcium lourd ultrafin modifié se disperse bien dans le caoutchouc silicone. Il présente également une meilleure compatibilité avec les colloïdes que la version non modifiée. Le carbonate de calcium lourd ultrafin ne possède pas d'effet de nano-renforcement dû à sa taille. Ceci affaiblit l'interaction entre le carbonate de calcium lourd ultrafin traité en surface et le caoutchouc silicone. Par conséquent, les performances du caoutchouc silicone après vulcanisation diminuent par rapport à l'utilisation de carbonate de calcium lourd ultrafin non modifié. Le KH-550 possède des caractéristiques particulières, telles que des groupes amino et alcoxy. De ce fait, le carbonate de calcium lourd ultrafin traité au KH-550 se répand facilement dans le caoutchouc silicone. Il forme également des liaisons chimiques avec le caoutchouc. En conséquence, le caoutchouc silicone RTV présente d'excellentes propriétés mécaniques.
Formule 4 : Comparaison des effets de modification à sec des agents de couplage titanate et aluminate
Modificateur: agent de couplage titanate JN-114, agent de couplage aluminate DL-411.
Méthode de modification : peser une certaine quantité de carbonate de calcium lourd et l’introduire dans un mélangeur à grande vitesse. Après avoir chauffé le matériau à la température expérimentale, ajouter le modificateur de surface. Après un temps de réaction déterminé, arrêter l’agitation pour obtenir le carbonate de calcium lourd modifié en surface.
Tests et caractérisation : Indice d'activation, angle de contact, spectre infrarouge, performances du matériau composite en polypropylène.
Effet de modification :
(1) L'agent de couplage titanate JN-114 s'adsorbe chimiquement sur la surface du carbonate de calcium lourd.
Les conditions optimales pour la modification à sec du carbonate de calcium lourd sont :
- Dosage de JN-114 : 1,0%
- Température de modification : 70 °C
- Délai de modification : 30 minutes.
Dans ces conditions, le carbonate de calcium lourd modifié atteint un angle de contact de 114,34°. L'indice d'activation atteint également 99,21%.
(2) L'agent de couplage aluminate DL-411 s'adsorbe chimiquement sur la surface du carbonate de calcium lourd.
Les conditions optimales pour la modification à sec du carbonate de calcium lourd sont :
- Dosage de DL-411 : 1,0%
- Température de modification : 90 °C
- Durée de modification : 30 minutes
Dans ces conditions, l'angle de contact du carbonate de calcium lourd modifié est de 121,70°. L'indice d'activation atteint également 100%.
(3) La modification de surface des composés JN-114 et DL-411 permet d'améliorer efficacement la résistance aux chocs des composites PP. Avec un ajout de 20%, le matériau composite présente la résistance aux chocs la plus élevée, supérieure de 38,87% et 41,97% respectivement à celle du PP pur.
Formule 5 : Comparaison des effets de modification par voie humide de l’agent de couplage stéarate de sodium et aluminate
Modificateur : agent de couplage aluminate DL-411 et stéarate de sodium.
Méthode de modification :
(1) Pour fabriquer l'agent de couplage aluminate DL-411 modifié au carbonate de calcium lourd, suivez ces étapes :
- Peser 30 g de carbonate de calcium lourd et les placer dans un flacon de réaction de 250 ml.
- Ajoutez un peu d'eau et d'éthanol, puis remuez pour créer une suspension.
- Chauffez le mélange.
- Dissoudre l'agent de couplage aluminate dans une quantité appropriée d'éthanol anhydre et le disperser à l'aide d'un nettoyeur à ultrasons.
- Une fois la température atteinte au niveau souhaité, ajoutez la solution d'aluminate-alcool à la suspension de carbonate de calcium dense.
- Remuez pendant un moment pour permettre à la réaction de se produire.
- Une fois la réaction terminée, laver le produit plusieurs fois à l'éthanol.
- Filtrer et séparer, puis sécher sous vide à 50 °C pendant 24 heures pour obtenir le produit final : carbonate de calcium lourd modifié par un agent de couplage aluminate.
(2) Carbonate de calcium lourd modifié par stéarate de sodium :
- Peser 30 g de carbonate de calcium lourd dans un flacon de réaction de 250 ml.
- Ajouter de l'eau et de l'éthanol, puis remuer pour obtenir une suspension homogène.
- Chauffez le mélange jusqu'à ce qu'il atteigne la température souhaitée.
- Ensuite, ajoutez les particules solides de stéarate de sodium à la suspension et remuez pendant un certain temps.
- Une fois la réaction terminée, laver le produit à l'eau et à l'éthanol.
- Filtrer et séparer le mélange, puis le sécher sous vide à 50 °C pendant 24 heures.
- Ce procédé permet d'obtenir du carbonate de calcium lourd modifié par du stéarate de sodium.
Essais et caractérisation :
- valeur d'absorption d'huile
- Volume de sédimentation
- angle de contact
- Test de performance des composites carbonate de calcium/polypropylène.
Effet de modification :
Les conditions optimales pour modifier le carbonate de calcium lourd de granulométrie 1250 mesh avec du stéarate de sodium sont les suivantes :
- Température : 25 °C
- Rapport : m(carbonate de calcium):m(éthanol):m(eau) = 3:1,5:3
- Masse de stéarate de sodium à carbonate de calcium lourd : 3,01 TP3T
- Vitesse d'agitation : 400 tr/min
- Temps de mélange : 40 min
Avec ces paramètres, la valeur d'absorption d'huile et le volume de sédimentation diminuent d'environ 50%. L'angle de contact atteint 129,2°.
La meilleure façon de modifier le carbonate de calcium lourd avec l'agent de couplage aluminate DL-411 est la suivante :
- Température de modification: 25℃
- Rapport de mélange: m(carbonate de calcium):m(éthanol):m(eau) = 3:1,5:3
- ratio d'agents: agent de couplage aluminate/masse de carbonate de calcium lourd = 2,0%
- rapport de triéthylamine: masse de triéthylamine/carbonate de calcium = 0,5%
- vitesse d'agitation: 300 tr/min
- Temps d'agitation: 2 min
Comparé au carbonate de calcium non modifié, le carbonate de calcium lourd modifié présente les caractéristiques suivantes :
- Diminution de la valeur d'absorption d'huile : 47,0%
- Diminution du volume de sédimentation : 45,8%
- Angle de contact : 136,3°
La quantité optimale de carbonate de calcium lourd modifié par du stéarate de sodium dans le polypropylène (PP) est de 20 % (TP3T). Par rapport au PP brut, l'allongement à la rupture et la résistance aux chocs sont respectivement augmentés de 12,5 % (TP3T) et 15,7 % (TP3T). La quantité optimale de carbonate de calcium lourd modifié par de l'aluminate dans le polypropylène est de 30 % (TP3T). Ceci augmente l'allongement à la rupture de 15,0 % (TP3T) et la résistance aux chocs de 16,0 % (TP3T).
Formule 6 : Comparaison des effets de modification en milieu humide du stéarate de sodium et d’un agent de couplage
Modificateur: stéarate de sodium, γ-chloropropyltriéthoxysilane (KH-550), agent de couplage titanate TC114.
Méthode de modification : Peser 200 g de carbonate de calcium lourd ultrafin et sec. Les placer dans un ballon à fond rond. Les disperser dans 300 g d'éthanol anhydre. Chauffer et agiter au bain-marie à 80 °C pendant 10 minutes. Ajouter ensuite 2,51 g de poudre de l'agent de modification. Poursuivre la réaction dans les mêmes conditions pendant 60 minutes. Filtrer, laver et sécher à chaud pour obtenir la poudre de carbonate de calcium lourd ultrafin modifié.
Tests et caractérisation :
- spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier
- Analyse thermogravimétrique
- Analyse granulométrique
Ces méthodes permettent d'évaluer les propriétés des matériaux en caoutchouc silicone RTV.
Effet de modification :
Les données rhéologiques montrent que le carbonate de calcium lourd ultrafin modifié se disperse bien dans le caoutchouc de silicone, mieux que le carbonate de calcium lourd ultrafin non modifié. Il présente également une meilleure compatibilité avec les colloïdes. Cependant, le carbonate de calcium lourd ultrafin ne possède pas d'effet de nano-renforcement. Ceci affaiblit l'interaction entre le carbonate de calcium lourd ultrafin traité en surface (TC114 et stéarate de sodium) et le caoutchouc de silicone. Par conséquent, les performances du caoutchouc de silicone après vulcanisation diminuent par rapport à l'utilisation de carbonate de calcium lourd ultrafin non modifié. Le KH-550 possède des groupements amino et alcoxy. De ce fait, le carbonate de calcium lourd ultrafin traité au KH-550 se disperse bien dans le caoutchouc de silicone et forme des liaisons chimiques avec celui-ci. Ainsi, le caoutchouc de silicone RTV présente d'excellentes propriétés mécaniques.
Formule 7 : Comparaison des effets de modification à sec des tensioactifs, de l'huile de silicone, etc.
Modificateur: polyéthylène glycol-200, diéthylène glycol, triéthanolamine et huile de silicone aminée-804.
Méthode de modification : Utilisez la méthode de modification à sec. Pesez 100 g de carbonate de calcium dense en poudre et placez-les dans un ballon tricol. Placez ce ballon dans un bain-marie thermostaté. Mettez en marche l'agitateur électrique pour mélanger. Lorsque la température atteint 95 °C, ajoutez le modificateur de surface sous agitation. Poursuivez l'agitation et la réaction à 95 °C pendant 30 minutes après l'ajout. Vous obtiendrez ainsi du carbonate de calcium dense en poudre modifié. Une fois la poudre modifiée refroidie, prélevez des échantillons pour les tests et la caractérisation.
Tests et caractérisation : Valeur d'absorption d'huile, spectre infrarouge, analyse thermogravimétrique.
Effet de modification :
L'ordre des quatre modificateurs de surface réduisant l'absorption d'huile de la charge de carbonate de calcium lourd est le suivant : huile d'aminosilicone-804 > polyéthylène glycol-200 > triéthanolamine > diéthylène glycol. De plus, un même modificateur présente des valeurs d'absorption d'huile différentes selon son dosage. Généralement, une dose plus élevée de modificateur entraîne une absorption d'huile plus faible. Tous les modificateurs se lient chimiquement au groupe hydroxyle de la poudre de carbonate de calcium lourd. Lorsque l'huile d'aminosilicone-804 est utilisée à une concentration de 1,001 TP3T, l'absorption d'huile de l'échantillon modifié peut atteindre 0,115 mL/g. L'analyse thermogravimétrique montre que l'échantillon modifié possède la meilleure stabilité thermique. Sa température de décomposition thermique est de 325 °C.
Formule 8 : Comparaison des effets de modification de l'agent de couplage et du tensioactif
Les modificateurs incluent :
- Agent de couplage aluminate (DL-411)
- Agent de couplage titanate (NDZ-201)
- Agent de couplage silane (KH-550)
- Acide stéarique (AS)
- dodécylsulfate de sodium (SDS)
- Acide glutamique (GLU)
- phosphate d'hexadécyle (PO16)
- Phosphate d'octadécyle (PO18)
- tensioactifs à base de bromure d'hexadécyltriméthylammonium (CTAB)
Les modificateurs composites sont l'agent de couplage aluminate (DL-411) et le dodécylsulfate de sodium (SDS).
Méthode de modification : modification à sec et modification humide.
Les tests et la caractérisation comprennent :
- Taux d'activation
- valeur d'absorption d'huile
- Analyse infrarouge
- Taille des particules
- MEB
Cette étude porte sur les performances du matériau composite PBAT/carbonate de calcium modifié.
Effet de modification :
(1) Lorsque la teneur des trois agents de couplage DL-411, NDZ-201 et KH-550 était de 1,5% et que la modification était réalisée par voie humide, le carbonate de calcium modifié présentait les meilleurs résultats. Sa surface était lipophile, sa dispersibilité améliorée et la taille moyenne de ses particules réduite.
(2) Parmi les six tensioactifs, lorsque la teneur en SA, SDS et PO16 était de 3%, l'effet de modification sur le carbonate de calcium était le meilleur, ce qui a permis de changer avec succès la surface du carbonate de calcium d'hydrophile à hydrophobe, la taille moyenne des particules a été réduite et la dispersibilité a été améliorée.
(3) Le carbonate de calcium a été modifié par l'agent de couplage DL-411 et le tensioactif SDS.
L'effet de modification le plus efficace sur le carbonate de calcium a été obtenu dans les conditions suivantes :
- Rapport de modification composite (DL:SDS) de 3:2
- Temps de réaction de 40 minutes
- Température de réaction de 80 °C
- Quantité de modificateur composite de 3%
Comparé à un modificateur unique, l'effet synergique entre le DL-411 et le SDS permet au modificateur composite d'avoir un meilleur effet de modification sur le carbonate de calcium.
Formule 9 : Comparaison des effets de modification à sec du tensioactif, de l’acide stéarique, de l’agent de couplage et de l’huile de silicone
Modificateur:
- Nouveau modificateur de tensioactif JST-9001 (modificateur composite de type éther de polyoxyéthylène)
- JST-9002 (modificateur composite de type phosphate)
- JST-9003 (modificateur composite de type éther de polyoxyéthylène)
- JST-900
Méthode de modification : Peser 100 g de carbonate de calcium dense en poudre. Les placer dans un ballon tricol de 500 mL. Régler le bain-marie thermostaté à la température souhaitée. Programmer l'agitateur électrique à affichage numérique à (1300 ± 50) tr/min. Ajouter ensuite le modificateur goutte à goutte au carbonate de calcium dense dans le ballon. Veiller à l'ajouter à une vitesse modérée, ni trop rapide ni trop lente. Après l'ajout du modificateur, fermer hermétiquement le ballon tricol et lancer le chronomètre. Au bout d'un certain temps, arrêter l'appareil, laisser refroidir l'échantillon, le retirer et le placer dans un sachet hermétique.
Les tests et la caractérisation comprennent :
- valeur d'absorption d'huile
- Indice d'activation
- stabilité de la dispersion en phase huileuse
- angle de contact de l'eau
- Spectre infrarouge (FTIR)
- Analyse thermogravimétrique (TG).
Effet de modification :
Les modificateurs JST-9001 et JST-9003, associés à l'acide stéarique et à l'aluminate F-2, sont plus performants que les modificateurs JST-9002 et JST-9004, l'huile de silicone hydroxylée et l'huile de silicone aminée 585C. Ils permettent une modification plus efficace du carbonate de calcium lourd. À faible dosage (0,501 TP3T), les nouveaux modificateurs JST-9001 et JST-9003 offrent de meilleurs résultats que l'acide stéarique et l'aluminate F-2.
Les valeurs d'absorption d'huile des échantillons de carbonate de calcium lourd C525 modifiés par les procédés JST-9001 et JST-9003 sont respectivement de 0,11 mL/g et 0,10 mL/g. Leurs indices d'activation sont de 98,77% et 99,19%. Les taux de variation de la turbidité sont de 4,06% et 5,30%. Les angles de contact sont de 154,2° et 151,4°.
Pour les échantillons de carbonate de calcium lourd 00, les valeurs d'absorption d'huile sont de 0,14 mL/g et 0,15 mL/g. Leurs indices d'activation sont de 89,73% et 93,77%. Les taux de variation de turbidité sont de 16,04% et 9,59%. Les angles de contact sont de 91,9° et 87,7°.
Avec le dosage approprié, les groupes hydrophiles du JST-9001 et du JST-9003 se sont liés aux groupes —OH présents à la surface du carbonate de calcium lourd. Ceci a créé une couche de molécules modificatrices sur les particules de carbonate de calcium. Les propriétés de surface du carbonate de calcium lourd sont passées d'hydrophiles à hydrophobes. De plus, son taux d'absorption d'huile a considérablement diminué.
Formule 10 : Modification composite d'agent de couplage acide stéarique-titanate (broyage à billes humide)
Modificateur: L'acide stéarique et l'agent de couplage titanate sont utilisés comme modificateurs composites, et l'éthanol anhydre est utilisé comme dispersant.
Méthode de modification : Peser 15,0 g de poudre de calcium dense et les introduire dans un broyeur à billes. Peser ensuite une quantité précise d'acide stéarique et d'agent de couplage titanate, en fonction du rapport massique. Les ajouter également au broyeur. Verser ensuite de l'éthanol anhydre jusqu'à ce que la poudre soit tout juste recouverte. Enfin, mettre en marche le broyeur à billes pour modifier la poudre de calcium dense. La poudre modifiée est placée dans une étuve et séchée à 80 °C, puis refroidie à température ambiante et broyée pour obtenir le produit modifié.
Tests et caractérisation : degré d'activation, valeur d'absorption d'huile, volume de sédimentation, granulométrie.
Effet de modification :
Après avoir testé différents facteurs et mené une expérience orthogonale, nous avons déterminé le processus de modification optimal. Les conditions optimales sont les suivantes :
- Durée du broyage à billes : 1,5 heure
- Vitesse de broyage à billes : 350 tr/min
- Dosage du modificateur : 2,0%
- Rapport de modification : 1:3
La poudre de calcium lourde modifiée présente de meilleures performances que la poudre non modifiée. Elle offre une activation accrue, une absorption d'huile réduite, un volume de sédimentation inférieur et une granulométrie plus fine. Globalement, la modification donne d'excellents résultats. Grâce à un procédé optimisé, la poudre de calcium lourde modifiée affiche un degré d'activation de 99,41 TP3T. Son taux d'absorption d'huile est de 14,27 g pour 100 g de poudre. Le volume de sédimentation est de 1,08 mL/g et la taille des particules (D50) est de 1,58 µm.
Formule 11 : Modification composite d'agent de couplage acide stéarique-titanate (méthode sèche)
Modificateur: acide stéarique, agent de couplage titanate.
Méthode de modification : Peser une quantité précise de carbonate de calcium lourd anhydre et la placer dans une cuve agitée. Placer ensuite la cuve dans un bain-marie à la température appropriée. Ajouter ensuite une quantité mesurée d'acide stéarique. Mélanger soigneusement le carbonate de calcium à l'aide d'un disperseur à grande vitesse. Ajouter ensuite l'agent de couplage bis(dioctyloxypyrophosphate)éthylène titanate. Enfin, disperser le mélange à grande vitesse pour obtenir du carbonate de calcium lourd modifié. Ce dernier est ensuite incorporé à une résine époxy pour préparer un matériau composite carbonate de calcium lourd modifié/résine époxy.
Les tests et la caractérisation comprennent :
- Analyse thermogravimétrique
- Spectroscopie proche infrarouge
- Diffraction des rayons X
- Microscopie électronique
- performance des produits à base de résine époxy
Lorsque l'acide stéarique représente 1,51 TP3T de la masse du carbonate de calcium lourd, le temps de modification est de 20 minutes. Avec le titanate, à 2,01 TP3T de la masse, ce temps est de seulement 10 minutes. Dans ces conditions, le matériau composite présente les meilleures propriétés de traction (10,2 MPa) et le plus faible taux d'absorption d'huile. La structure cristalline du carbonate de calcium lourd reste inchangée après modification par l'acide stéarique, le titanate et la résine époxy. Le modificateur composite adhère parfaitement à sa surface. Les particules de carbonate de calcium lourd modifiées présentent une bonne dispersion et une forte liaison avec la résine époxy.
Formule 12 : Modification composite de l'acide oléique et de l'agent de couplage
Modificateurs :
- Agent de couplage aluminate (DL-411)
- Agent de couplage polysiloxane modifié par un groupe alkyle (FD-1106)
- Acide stéarique (AS)
- Acide oléique (AO)
Méthode de modification :
(1) Modification par voie humide : Peser 10 g de carbonate de calcium dense et les placer dans un bécher de 250 mL. Ajouter ensuite 50 g d’eau et 50 g d’éthanol. Bien agiter pour former une suspension et chauffer à 80 °C. Dissoudre ensuite le modificateur dans de l’éthanol. Utiliser un nettoyeur à ultrasons pour le disperser pendant 10 minutes. Une fois la température atteinte, ajouter la solution modifiée au bécher contenant le carbonate de calcium dense. Agiter quelques instants. Après la réaction, laver le mélange à l’eau et à l’éthanol. Sécher ensuite sous vide à 60 °C pendant 12 heures. On obtient ainsi du carbonate de calcium modifié.
(2) Modification à sec : Tout d’abord, introduire la poudre de carbonate de calcium dans un mélangeur à grande vitesse. Ensuite, chauffer la poudre à 80 °C. Enfin, pulvériser le modificateur pour obtenir du carbonate de calcium modifié.
(3) Modification composite : Peser 500 g de poudre de carbonate de calcium dense et la mélanger dans un mélangeur à grande vitesse, puis la chauffer à 120 °C. Pulvériser dans le mélangeur à grande vitesse un modificateur de surface FD-1106 et de l’acide oléique (OA). Mélanger et agiter pendant une durée déterminée. On obtient ainsi une poudre de carbonate de calcium dense modifiée par le modificateur composite.
Essais et caractérisation : détermination du taux d'activation, essai de valeur d'absorption d'huile et analyse granulométrique.
Effet de modification :
(1) Lorsque les quantités ajoutées des quatre modificateurs de surface DL-411, SA, FD-1106 et OA sont respectivement de 1,51 TP3T, 1,01 TP3T, 1,51 TP3T et 1,01 TP3T par rapport à la masse de carbonate de calcium lourd, l’effet de modification est optimal. Les particules de carbonate de calcium modifié s’étalent mieux et s’activent plus rapidement. De plus, leur capacité d’absorption d’huile diminue.
(2) L'effet de la modification par voie humide est relativement plus évident, mais le procédé de modification par voie sèche est plus simple, plus facile à mettre en œuvre et permet de réaliser des économies plus importantes. Par conséquent, la modification par voie sèche est plus adaptée à la production industrielle.
(3) Les résultats des tests infrarouges sur les quatre carbonates de calcium lourds modifiés ont prouvé que la modification avait été réalisée avec succès. L'analyse granulométrique a montré une forte diminution de la taille moyenne des particules après l'utilisation des quatre modificateurs. Parmi eux, l'acide oléique (OA) a permis d'obtenir la plus grande taille moyenne de particules (23,61 µm) et un taux d'activation de 98,81 µm.
(4) Un agent de couplage polysiloxane modifié par un groupe alkyle (FD-1106) et de l'acide oléique (OA) ont été sélectionnés pour réaliser la modification par auto-assemblage composite du carbonate de calcium. La modification optimale du carbonate de calcium a été obtenue pour un rapport modificateur composite (FD-1106 : OA) de 1:1. Ce résultat a été obtenu en ajoutant 11 % de TP3T au modificateur composite. La réaction a duré 10 minutes à 110 °C. Le carbonate de calcium modifié présentait une taille de particules moyenne de 8,45 μm et un taux d'activation de 99,61 % de TP3T. L'incorporation de 30 % de TP3T de carbonate de calcium dans le PBAT/PLA confère au film composite les meilleures propriétés mécaniques. Les résistances à la traction sont de 19,37 MPa dans le sens transversal et de 29,67 MPa dans le sens longitudinal. Le film composite obtenu est alors un matériau hydrophobe avec un angle d'hydrophobie de 95°.
Formule 13 : Modification du modificateur composite à base d’eau
Modificateur : polyéthylène glycol-300 (PEG-300), dodécylsulfate de sodium (SDS) et stéarate de sodium.
Méthode de modification :
- Peser 500 g de carbonate de calcium dense.
- Peser 10 g de modificateur composite.
- Mesurez 7 mL d'eau pure.
- Chauffez-les au bain-marie à 80℃.
Cela crée une solution aqueuse de modificateur composite pour une utilisation ultérieure.
Introduisez la poudre de carbonate de calcium dense dans un mélangeur à grande vitesse. Chauffez-la à 100-110 °C. Ajoutez ensuite lentement la solution aqueuse de modificateur. Mélangez à grande vitesse pendant 5 minutes. Arrêtez ensuite l'agitation et ouvrez le couvercle du mélangeur. Laissez l'eau s'évaporer pendant 10 minutes. Enfin, mélangez à grande vitesse pendant 20 minutes supplémentaires. La température du matériau reste entre 100 et 110 °C pendant tout le processus. Ceci garantit l'activation de la poudre de carbonate de calcium dense.
Tests et caractérisation : valeur d'absorption d'huile, volume de sédimentation, morphologie de surface et performances des matériaux composites PP/carbonate de calcium lourd.
Effet de modification :
Lorsque le rapport massique PEG-300, SDS et stéarate de sodium est de 6:2:2, la modification de surface est optimale. Le pouvoir d'absorption d'huile de la poudre de carbonate de calcium lourd diminue de 32,7 mL/100 g à 15,5 mL/100 g. De même, le volume de sédimentation diminue de 4,1 mL/g à 1,0 mL/g. Le composite à base d'eau contenant du carbonate de calcium lourd présente des particules fines, ce qui lui confère une meilleure dispersibilité et une cristallisation plus efficace. Ce modificateur composite à base d'eau est plus performant que l'acide stéarique. L'ajout de poudre de carbonate de calcium lourd modifie les propriétés mécaniques du composite PP/carbonate de calcium lourd : elles s'améliorent d'abord, puis se dégradent. Les meilleures performances sont obtenues pour une fraction massique de 30%. La résistance à la flexion atteint alors 45,75 MPa et la résistance à la traction 32,58 MPa.
Formule 14 : Modification à sec d’une émulsion de polymère
Modificateur: Émulsion de polymère.
Méthode de modification : Placer le carbonate de calcium dans une étuve et le sécher à 110 °C pendant 24 h. Peser une quantité précise de poudre de carbonate de calcium dense et sec après élimination de l'humidité. L'introduire ensuite dans un tricol. Placer le tricol dans un bain-marie à 80 °C et agiter électriquement à 500 tr/min. Ajouter l'émulsion de polymère au tricol et agiter électriquement pendant 50 min. Laisser refroidir et décanter pour obtenir le carbonate de calcium dense modifié.
Tests et caractérisation : Taux d'activation, FT-IR, XRD, MEB, potentiel zêta.
Effet de modification : À 80 °C, après 50 minutes et à une vitesse de 500 tr/min, le carbonate de calcium modifié atteint un taux d'activation TP3T de 90,81. Ce taux est obtenu avec une émulsion polymère TP3T (31 % en poids de carbonate de calcium lourd Xianfeng). Ceci démontre une bonne efficacité de modification. Le carbonate de calcium a été caractérisé par FT-IR, DRX, MEB et potentiel zêta. Les résultats montrent que l'émulsion polymère a été greffée avec succès à la surface du carbonate de calcium. Le pic de diffraction du carbonate de calcium modifié se déplace vers un angle plus élevé. Cependant, l'émulsion polymère ne modifie pas la structure cristalline du carbonate de calcium. Le potentiel zêta du carbonate de calcium modifié passe de 14,1 mV à 29,8 mV. La taille des particules diminue, ce qui améliore la dispersibilité.
Formulation 15 : Modification du diester de l’acide dipalmitoyltartrique
Modificateur : diester d'acide dipalmitoyl tartrique.
Méthode de modification :
(1) Synthèse du diester d'acide dipalmitoyl tartrique : Introduire 10,3 g d'acide palmitique dans un ballon à fond rond. Ajouter lentement 10 mL de chlorure de thionyle sous agitation. Chauffer le mélange à 80 °C pendant 3 heures, ou jusqu'à l'obtention d'une solution limpide. Éliminer l'excès de chlorure de thionyle par évaporation sous vide à l'aide d'un évaporateur rotatif. Ajouter ensuite 5 mL d'éther méthylique tert-butylique. Poursuivre l'évaporation sous vide à l'aide d'un évaporateur rotatif jusqu'à l'obtention d'un chlorure d'acide palmitique brun-jaune. Dissoudre le chlorure d'acide palmitique dans du dichlorométhane.
Transférez ensuite ce mélange dans un ballon tricol. Ajoutez 16,8 mL de triéthylamine tout en maintenant le ballon dans un bain de glace. Pesez 3,0 g d'acide tartrique, chauffez-le et dissolvez-le dans l'acétone, puis ajoutez la solution goutte à goutte dans le ballon tricol. Une fois la dissolution complète, laissez revenir à température ambiante et laissez réagir toute une nuit. Filtrez le filtrat et évaporez-le sous vide pour obtenir un solide pâteux. Recristallisez-le ensuite deux fois dans l'acétone. Enfin, séchez-le pour obtenir un solide blanc, qui est le diester d'acide dipalmitoyl tartrique, le produit recherché.
(2) Modification du carbonate de calcium lourd : Peser une quantité de poudre de carbonate de calcium. Ajouter de l’eau et agiter pour former une suspension. Placer ensuite cette suspension dans un bain-marie thermostaté. Chauffer sous agitation à 450 tr/min jusqu’à la température souhaitée. Ajouter ensuite la fraction massique appropriée de modificateur. Agiter et laisser réagir à température constante pendant une durée déterminée. Filtrer, sécher et broyer jusqu’à une granulométrie inférieure à 250 µm pour obtenir le carbonate de calcium modifié.
Tests et caractérisation : valeur d'absorption d'huile, volume de sédimentation, degré d'activation.
Effet de modification :
Pour modifier le carbonate de calcium lourd (10 μm) avec le diester d'acide dipalmitoyl tartrique, utilisez ces conditions optimales : dosage de modificateur 2,0%, temps de modification de 55 minutes et une température de 60 ℃.
Dans ces conditions, le carbonate de calcium modifié a présenté des changements notables :
- La valeur d'absorption d'huile est passée de 0,2780 mL/g à 0,2039 mL/g.
- Le volume de sédimentation est passé de 1,3 mL/g à 0,3 mL/g.
- Le degré d'activation est passé de 0% à 98,58%.
Ces résultats indiquent des effets de modification significatifs.
Le carbonate de calcium contenant du diester d'acide dipalmitoyl tartrique absorbe moins d'huile et présente un volume de sédimentation plus faible. Ceci diffère du carbonate de calcium contenant de l'acide stéarique. Son degré d'activation est toutefois supérieur. Cela démontre que l'effet de modification du diester d'acide dipalmitoyl tartrique, doté de deux chaînes hydrophobes et d'acides dicarboxyliques, est plus efficace que celui de l'acide stéarique traditionnel à chaîne unique.
Formule 16 : Modification à sec de l'hydrolysat d'anhydride d'acide éléostéarique
Modificateur : L’acide éléostéarique sert de matière première. Il réagit avec l’anhydride maléique par une réaction de Diels-Alder pour former l’anhydride éléostéarique. Ce composé est ensuite hydrolysé pour produire l’hydrolysat d’anhydride éléostéarique tricarboxylé, un modificateur à multiples points d’action.
Méthode de modification :
(1) Synthèse de l'hydrolysat d'anhydride éléostéarique :
- Ajouter 20,0 g d'acide éléostéarique dans un flacon à trois cols.
- Chauffez-le à 65℃ en remuant constamment.
- Ajoutez ensuite 3,6 g d'anhydride maléique.
- Une fois l'anhydride maléique dissous, augmentez la température à environ 140℃.
- Laisser réagir pendant 90 minutes pour obtenir un anhydride éléostéarique visqueux brun-jaune.
- Ensuite, dissoudre l'anhydride éléostéarique dans un peu d'acétone pour créer une solution.
- Ajouter une quantité d'eau appropriée pour hydrolyser l'anhydride.
- Laisser reposer à température ambiante pendant 30 minutes pour obtenir l'hydrolysat d'anhydride éléostéarique.
(2) Modification à sec du carbonate de calcium lourd :
- Commencez avec 100 g de poudre de carbonate de calcium dense.
- Placez-le dans un disperseur à grande vitesse.
- Chauffez-le à 50℃.
- Ensuite, ajoutez une quantité précise de solution d'acétone contenant de l'hydrolysat d'anhydride d'acide éléostéarique.
- Mélanger et remuer pendant 15 minutes.
- Ensuite, laissez sécher jusqu'à ce que la masse soit constante.
- Enfin
Tests et caractérisation : degré d’activation, valeur d’absorption d’huile, angle de contact, viscosité, et préparation d’un matériau composite carbonate de calcium/PVC pour tester les performances.
Effet de modification :
La modification optimale du carbonate de calcium utilise 1,5 % d'hydrolysat d'anhydride éléostéarique. Il en résulte un degré d'activation de 83,4 %. Elle réduit également l'absorption d'huile à 28,29 mL/100 g et diminue la viscosité de 46,3 %. L'angle de contact avec l'eau est de 99°. L'incorporation de carbonate de calcium modifié dans le PVC améliore la résistance aux chocs du composite, qui passe de 8,455 kJ/m² à 10,216 kJ/m². L'allongement à la rupture augmente également, passant de 16,12 % à 24,52 %. Le carbonate de calcium modifié confère ainsi une meilleure ténacité au PVC.
Formulation 17 : Modification Span60
Modificateur : monostéarate de sorbitan (Span60).
Méthode de modification :
Peser une quantité précise de poudre de carbonate de calcium dense séchée. Peser ensuite la même quantité de billes pour le broyage. Placer les deux dans un broyeur à billes propre et sec, en respectant le rapport billes/matière. Peser la quantité souhaitée de modificateur. La dissoudre dans de l'éthanol anhydre. Verser le mélange dans le broyeur à billes. Mettre en marche le broyeur pour commencer la modification. Après broyage, retirer la suspension. La placer dans une étuve à 80 °C. Une fois sèche, la laisser refroidir à température ambiante. Enfin, la broyer pour obtenir un échantillon de poudre de carbonate de calcium dense modifiée.
Tests et caractérisation : activation, volume de sédimentation, valeur d'absorption d'huile, granulométrie.
Effet de modification :
Après modification, l'activation de surface de la poudre de calcium lourde augmente. Le volume de sédimentation, le coefficient d'absorption d'huile et la granulométrie diminuent. Le modificateur Span60 a été adsorbé avec succès à la surface de la poudre de calcium lourde, améliorant ainsi ses propriétés de surface. La quantité de modificateur est le facteur ayant l'impact le plus important sur l'efficacité de la modification. Vient ensuite le rapport billes/matériau. Enfin, la durée et la vitesse de broyage jouent également un rôle important.
Les meilleures conditions pour la modification sont :
- Vitesse de broyage à billes : 300 tr/min
- Durée du broyage à billes : 1,5 heure
- Rapport billes/matériau : 8:1
- Dosage du modificateur : 2,0%
Dans ces conditions, le degré d'activation de la poudre de calcium lourde modifiée atteint 99,2%.
Formule 18 : Modification de la polymérisation de l'acétate de polyvinyle
Modificateur : acétate de polyvinyle.
Méthode de modification :
(1) Modification directe de l'acétate de polyvinyle. Chauffer la suspension de carbonate de calcium dense broyé à 90 °C. Ajouter ensuite l'acétate de polyvinyle polymérisé sous agitation rapide. Agiter à 90 °C pendant 1 heure pour achever la modification.
(2) Modification par polymérisation in situ de l'acétate de polyvinyle. Mélanger l'alcool polyvinylique et le dodécylbenzènesulfonate de sodium à la suspension de carbonate de calcium dense broyé. Chauffer la suspension à 90 °C. Activer ensuite l'émulsifiant pour dissoudre complètement l'alcool polyvinylique. Laisser refroidir. Refroidir le mélange à 68-70 °C. Ajouter ensuite OP-10 et 301 TP3T de l'acétate de vinyle total. Agiter pendant 20 minutes. Ajouter ensuite 0,51 TP3T de persulfate de potassium par rapport à l'acétate de vinyle total. Laisser réagir pendant 30 minutes. Ajouter lentement le reste de l'acétate de vinyle et 0,51 TP3T de persulfate de potassium supplémentaires. Maintenir une température de 68-70 °C pendant l'ajout de l'acétate de vinyle. Après avoir ajouté tout l'acétate de vinyle, augmenter la température à 90-95 °C. Ensuite, utilisez une solution de bicarbonate de sodium 10% pour ajuster le pH à 6–7 jusqu'à ce que la réaction soit terminée et que la modification soit complète.
(3) Modification par l'acide stéarique. La suspension de carbonate de calcium lourd broyé est chauffée à 90 °C, puis l'acide stéarique fondu et chauffé est ajouté sous agitation rapide. La température est maintenue et l'agitation maintenue pendant 1 h pour achever la modification. Déshydratation, séchage et broyage du carbonate de calcium lourd : la suspension de carbonate de calcium lourd modifiée est déshydratée par centrifugation. Ce procédé permet d'obtenir un gâteau de filtration de carbonate de calcium lourd modifié. Ce gâteau est placé dans une étuve et séché à 110 °C jusqu'à ce que sa teneur en humidité soit inférieure à 0,31 TP3T, ce qui indique que le séchage est terminé. Le gâteau de filtration séché est ensuite broyé et tamisé dans un broyeur à jet. La poudre obtenue après broyage et tamisage est la poudre de carbonate de calcium lourd utilisée pour la granulation du PVC.
Essais et caractérisation : essai thermogravimétrique, essai de spectre infrarouge, essai de performance du PVC.
Effet de modification :
La suspension de carbonate de calcium nécessite une réaction de polymérisation. Celle-ci permet à l'acétate de polyvinyle d'adhérer à la surface du carbonate de calcium.
Le carbonate de calcium modifié par l'acétate de polyvinyle permet aux produits en PVC de conserver une couleur plus proche de celle du carbonate de calcium d'origine. Ce procédé est préférable à la modification du carbonate de calcium par l'acide stéarique. L'acétate de polyvinyle réduit la friction entre le carbonate de calcium et la résine PVC. Il diminue également la viscosité à l'état fondu et empêche la dégradation de la résine PVC lors de la plastification.
Le carbonate de calcium modifié par l'acétate de polyvinyle confère de meilleures propriétés mécaniques aux matériaux PVC, comparativement à une modification par l'acide stéarique. Ceci s'explique principalement par le fait que l'acétate de polyvinyle favorise un bon mélange du carbonate de calcium avec la résine PVC et y ajoute des propriétés élastomères.
Le carbonate de calcium modifié par l'acétate de polyvinyle (polymérisation in situ) présente un meilleur aspect sur les pièces moulées par injection en PVC coloré que le carbonate de calcium modifié par l'acide stéarique. Ceci s'explique par le fait que l'acétate de polyvinyle contribue à résoudre le problème de compatibilité entre le carbonate de calcium, plus dense, et la résine PVC.
Formule 19 : Modification de l'enrobage d'amidon
Modificateur : L’amidon est le modificateur principal, et le stéarate de sodium et l’hexamétaphosphate de sodium sont des agents auxiliaires.
Méthode de modification :
L'amidon polymère naturel est utilisé comme modificateur. On commence par mélanger uniformément l'amidon et le carbonate de calcium lourd. On prépare ensuite une suspension en respectant les proportions et la concentration adéquates. On agite et on chauffe le mélange à 95 °C. Après quelques instants, on ajoute une certaine quantité de solution de stéarate de sodium. L'amidon ainsi formé subit une réaction de complexation pendant une durée déterminée. Ce processus permet d'atteindre le niveau d'hydrophobicité souhaité. Après cette période de réaction, la température est abaissée afin d'optimiser l'utilisation de l'amidon. On ajoute ensuite une solution d'hexamétaphosphate de sodium. Celle-ci réticule et précipite l'amidon dans l'eau, ce qui améliore son utilisation et renforce la résistance au cisaillement du complexe formé à la surface du carbonate de calcium lourd.
Les essais et la caractérisation comprennent :
- Blancheur
- Opacité
- Potentiel zêta
- Taille et distribution des particules
- propriétés optiques
- Propriétés de résistance du papier chargé.
Effet de modification :
Les conditions optimales pour le carbonate de calcium lourd modifié sont :
- 1,5% hexamétaphosphate de sodium
- Concentration du mélange 20%
- 60℃ pour la réaction de précipitation
- Vitesse d'agitation : 200 tr/min.
La modification réduit la blancheur et l'opacité du carbonate de calcium lourd. Son potentiel zêta passe de positif à négatif. Le carbonate de calcium lourd modifié présente des particules environ six fois plus grosses que celles du carbonate de calcium lourd non modifié. Sa consistance est environ onze fois plus faible que celle du carbonate de calcium lourd non modifié. De plus, la distribution granulométrique est plus étroite.
À teneur en cendres égale, le papier chargé de carbonate de calcium lourd modifié présente des performances nettement supérieures. Sa résistance à la liaison des fibres dans la direction Z est bien plus élevée que celle du papier chargé de carbonate de calcium lourd non modifié. Le papier chargé de carbonate de calcium lourd modifié est moins blanc et moins opaque que la version non modifiée, mais la différence reste minime. Lorsque la quantité de charge augmente, le carbonate de calcium lourd non modifié retient initialement davantage de charge, avant que le carbonate de calcium lourd modifié ne prenne l'avantage. Globalement, leurs taux de rétention sont similaires. Lorsque la quantité de polyacrylamide cationique (CPAM) augmente, le carbonate de calcium lourd modifié retient d'abord plus de charge que le carbonate de calcium lourd non modifié, avant que ce dernier ne redevienne supérieur. Cependant, les taux de rétention globaux des deux types de papier restent assez proches. La modification du carbonate de calcium lourd par l'amidon permet d'améliorer l'effet d'encollage du dimère d'alkylcétène (AKD) dans le papier chargé.
Formule 20 : Procédé intégré de broyage par flux d’air et d’agent de couplage au titanate
Modificateur : agent de couplage titanate ; il représente 50% de la solution de modificateur. Le solvant utilisé est l’éthanol anhydre.
Méthode de modification :
On utilise une méthode de traitement intégrée combinant broyage par flux d'air et modification de surface. On introduit d'abord 1,5 kg de particules de calcium dense dans la chambre de broyage. Ensuite, à l'aide d'une buse d'atomisation et d'une pompe péristaltique, on pulvérise la solution de modification dans la chambre de modification. La buse de broyage supersonique est alors activée. L'air comprimé broie les particules de calcium dense dans la chambre. Ce procédé permet de modifier la surface et de réaliser le broyage par flux d'air. La poudre de calcium dense ultrafine est pesée toutes les 5 minutes. On ajoute ensuite la même quantité de poudre dans la chambre de broyage afin de maintenir une masse constante de poudre de calcium dense dans la chambre. L'expérience de broyage et de modification intégrée dure 30 minutes.
Tests et caractérisation :
Le débit de broyage est utilisé pour évaluer l'efficacité du broyage par flux d'air des particules de calcium lourdes. Un débit de broyage plus élevé réduit la consommation d'énergie nécessaire pour ces particules, même à vitesse de roue égale, ce qui améliore le broyage. Nous examinons la granulométrie de la poudre afin de vérifier si le procédé de modification affecte la taille des particules de calcium lourde. Lorsque la taille des particules reste relativement stable, plus le débit est élevé, meilleur est le broyage. L'exemple du calcium lourd ultrafin et de la paraffine liquide illustre l'influence de la modification de surface sur la viscosité. Une viscosité plus faible favorise le mélange du calcium lourd ultrafin avec la matrice organique et facilite sa dispersion homogène, ce qui contribue à une meilleure modification de surface.
Effet de modification :
La modification de la surface lors de la pulvérisation par flux d'air permet d'augmenter le débit de poudre de calcium lourd ultrafine. Lorsque la température du flux d'air atteint 60 °C, la solution de modification contient 501 % d'agent de couplage (fraction massique TP3T) et s'écoule à 1,5 mL/min. Le débit de particules de calcium lourd passe ainsi de 21,0 g/min à 56,7 g/min, soit une augmentation de 1701 % (TP3T). La pulvérisation par flux d'air modifie la surface de la poudre de calcium lourd, ce qui favorise son mélange avec la matrice organique. Ce procédé n'altère que très peu la granulométrie de la poudre de calcium lourd ultrafine, celle-ci dépendant principalement de la vitesse de rotation de la roue de calibrage.