炭酸カルシウム改質 この改良された炭酸カルシウムは、その優れた特性により、様々な産業で大きな注目を集めています。この改質プロセスによって炭酸カルシウムの表面特性が変化し、様々な材料との相乗効果が向上します。改質された炭酸カルシウムは、分散性、安定性、性能が向上しており、プラスチック、塗料、コーティング剤などに有用です。研究者たちは常にこの改良方法を模索し、市場のニーズの変化に対応しようとしています。総じて、この改質炭酸カルシウムは、材料科学における有望な進歩と言えるでしょう。.
重炭酸カルシウムを粉砕した際に生じるCa2+とCO32-粒子は水と反応し、水酸基を生成します。その結果、重炭酸カルシウムは親水性になります。しかし、有機ポリマーは親油性かつ疎水性です。重炭酸カルシウムと有機ポリマーの表面特性が異なるため、相溶性が低くなります。これにより、界面での分散が不均一になり、結合が弱くなります。ポリマー系複合材料は、使用中に界面欠陥が生じることが多く、性能が低下する可能性があります。したがって、重炭酸カルシウムの表面を有機的に改質する必要があります。.
炭酸カルシウム改質製剤
表面改質剤には多くの種類があります。種類、配合量、用途など、その配合は非常に特殊です。EPIC Powder社は、重質炭酸カルシウムの改質用に20種類の特殊配合を開発しました。これらのプロセスには、湿式法と乾式法が含まれます。改質剤の種類には、ステアリン酸（ナトリウム）、シランカップリング剤、チタン酸カップリング剤、アルミン酸カップリング剤、界面活性剤、ポリマー有機物、デンプン、複合改質剤などが含まれます（参考情報として）。詳細は以下のとおりです。
- 式１：ステアリン酸湿式粉砕法の改良
- 処方２：ステアリン酸ナトリウム乾燥製剤
- フォーミュラ3：KH-550ウェットモディファイ
- 式4：チタン酸塩およびアルミン酸塩カップリング剤の乾燥改質効果の比較
- 式5：湿式改質におけるステアリン酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウムカップリング剤の効果の比較。.
- 式6：ステアリン酸ナトリウムとカップリング剤の湿式改質効果の比較
- 式7：界面活性剤、シリコーンオイルなどの乾燥改質効果の比較.
- 式8：カップリング＝界面活性剤と界面活性剤の改質効果の比較
- 式9：界面活性剤、ステアリン酸、カップリング剤、シリコーンオイルの乾燥改質効果の比較
- 式10：ステアリン酸チタン酸カップリング剤の複合改質（湿式ボールミル法）
- 式11：ステアリン酸チタン酸カップリング剤の複合改質（乾式法）
- 式１２：オレイン酸とカップリング剤の複合修飾
- 式13：水性複合材料改質剤の改質
- 式14：ポリマーエマルジョンの乾燥変性
- 式15：ジパルミトイル酒石酸ジエステルの修飾
- 式16：エレオステアリン酸無水物加水分解物の乾燥変性
- 式17：ソルビタンモノステアレート（Span60）の改質
- 式１８：ポリ酢酸ビニル重合変性
- 式19：デンプンコーティングの改質
- 式２０：チタン酸塩カップリング剤とエアフローミリングの統合処理
処方１：ステアリン酸湿式粉砕法の改良
修飾子: ステアリン酸。.
変更方法： 炭酸カルシウム粉末900gを計量します。粒径は約45μmです。固形分質量分率が75%のスラリーを準備します。次に、ステアリン酸を加えます。ステアリン酸の量は、炭酸カルシウム粉末の質量の1%～3%です。スラリーの初期粘度は42℃で147mPa·s、20分放置後の粘度は228mPa·sです。炭酸カルシウムスラリーの体積は約600mLです。攪拌分散機で1000r/minの速度で90分間攪拌します。攪拌を停止します。スラリーを取り出し、180℃に設定した乾燥オーブンに入れます。乾燥後、改質ブロックを取り出します。次に、高速粉砕機を使用して3分間粉砕します。これにより、改質炭酸カルシウム粉末が得られます。.
試験および特性評価： 粒子径、表面活性、吸油値、白色度。.
変更効果：
重質炭酸カルシウムは室温で粉砕および改質できます。このプロセスにより、粒子サイズは45μmから2μmに縮小されます。ステアリン酸の添加量を増やすと、重質炭酸カルシウムの活性化度が上昇します。同時に、吸油値は低下します。ステアリン酸が2%（質量分率）まで増加すると、重質炭酸カルシウムの活性化度は98%を超えます。また、吸油値は0.267g/gまで低下します。重質炭酸カルシウムの粉砕と改質を同時に行うことで、製造コストを削減できます。これにより、製品の競争力が向上します。.
式２：ステアリン酸ナトリウムの乾燥変性
修飾子: ステアリン酸ナトリウム.
変更方法： まず、重質炭酸カルシウムをオーブンで乾燥させて水分を除去します。次に、乾燥粉末を一定量計量し、三つ口フラスコに入れます。フラスコを一定温度の湯浴に入れ、撹拌します。その後、ステアリン酸ナトリウムを計量し、所定の時間撹拌します。最後に、混合物を冷却して、改質重質炭酸カルシウムを得ます。.
試験および特性評価： FT-IR、XRD、SEM、ゼータ電位。.
変更効果：
修飾温度が 70 °C、ステアリン酸ナトリウムの量が重炭酸カルシウムの質量の 1.5%、修飾時間が 50 分、速度が 700 r/min の場合、ステアリン酸ナトリウム修飾重炭酸カルシウムの活性化率は 85.6% であり、修飾効果は良好です。ステアリン酸ナトリウムを含む重炭酸カルシウムの赤外スペクトルにはピークが見られました。2850 cm-1 に -CH2- 対称伸縮ピーク、2920 cm-1 に非対称伸縮ピークがありました。X 線回折ピークは高角度にシフトしました。ゼータ電位は 14.1 mV から 30.2 mV に増加し、粒子サイズは減少しました。これは、ステアリン酸ナトリウムが重炭酸カルシウムの表面にグラフトされたことを示しています。ただし、修飾によって炭酸カルシウムの結晶形は変化しませんでした。修飾された重炭酸カルシウムは良好な分散性を持っています。.
フォーミュラ3：KH-550ウェットモディファイ
修飾子: γ-クロロプロピルトリエトキシシラン（KH-550）、ステアリン酸ナトリウム、チタン酸カップリング剤。.
変更方法：
- 湿式法による移植片の改変。.
- 乾燥させた超微細重炭酸カルシウム200gを計量する。.
- 無水エタノール300gに分散させる。.
- 80℃の湯煎で10分間加熱しながらかき混ぜる。.
- 次に、改質助剤の粉末質量の2.5%を加える。.
- 同じ条件下でさらに60分間反応を続けてください。.
- 最後に、濾過、洗浄、高温乾燥を行い、改質された超微細重炭酸カルシウム粉末を得る。.
試験および特性評価：
- フーリエ変換赤外分光法
- 熱重量分析
- 粒子径分析
- シリコーンゴムのレオロジー特性試験
- 機械的特性試験
変更効果：
レオロジーデータによると、改質された超微細重炭酸カルシウムはシリコーンゴム中によく分散します。また、未改質のものよりもコロイドとの相溶性も優れています。超微細重炭酸カルシウムはサイズによるナノ強化効果がありません。そのため、表面処理された超微細重炭酸カルシウムとシリコーンゴムとの相互作用が弱まります。結果として、未改質の超微細重炭酸カルシウムを使用した場合と比較して、加硫後のシリコーンゴムの性能が低下します。KH-550はアミノ基やアルコキシ基などの特殊な特徴を持っています。そのため、KH-550で処理された超微細重炭酸カルシウムはシリコーンゴム中に容易に広がります。また、ゴムと化学結合を形成します。その結果、RTVシリコーンゴムは優れた機械的特性を示します。.
式4：チタン酸塩およびアルミン酸塩カップリング剤の乾燥改質効果の比較
修飾子: チタン酸塩系カップリング剤JN-114、アルミン酸塩系カップリング剤DL-411。.
改質方法：一定量の重質炭酸カルシウムを計量し、高速ミキサーに加える。材料を実験温度まで加熱した後、表面改質剤を加える。一定の反応時間後、撹拌を停止して表面改質重質炭酸カルシウムを得る。.
試験および特性評価： 活性化指数、接触角、赤外線スペクトル、ポリプロピレン複合材料の性能。.
変更効果：
（１）チタン酸カップリング剤JN-114は重炭酸カルシウムの表面に化学吸着する。.
重質炭酸カルシウムの乾燥改質に最適な条件は以下のとおりです。
- JN-114投与量：1.0%
- 改質温度：70℃
- 変更所要時間：30分。.
これらの条件下では、改質された重質炭酸カルシウムは114.34°の接触角を達成します。また、活性化指数も99.21%に達します。.
（２）アルミン酸塩カップリング剤DL-411は重炭酸カルシウムの表面に化学的に吸着する。.
重質炭酸カルシウムを乾燥改質するのに最適な条件は以下のとおりです。
- DL-411投与量：1.0%
- 改質温度：90℃
- 変更時間：30分
これらの条件下では、改質重質炭酸カルシウムの接触角は121.70°である。活性化指数も100%に達する。.
（３）JN-114とDL-411の表面改質により、PP複合材料の衝撃強度を効果的に向上させることができる。添加量が20%の場合、複合材料の衝撃強度は最大となり、純粋なPPの衝撃強度よりも38.87%と41.97%高くなる。.
式５：ステアリン酸ナトリウムとアルミン酸カップリング剤の湿式改質効果の比較
修飾剤：アルミン酸系カップリング剤DL-411およびステアリン酸ナトリウム。.
変更方法：
（１）アルミン酸カップリング剤DL-411変性重炭酸カルシウムを製造するには、以下の手順に従ってください。
- 重質炭酸カルシウム30gを計量し、250mlの反応瓶に入れる。.
- 水とエタノールを加え、かき混ぜて懸濁液を作る。.
- 混合物を加熱する。.
- アルミン酸塩カップリング剤を適量の無水エタノールに溶解し、超音波洗浄器を用いて分散させる。.
- 温度が所望のレベルに達したら、アルミン酸塩アルコール溶液を高濃度の炭酸カルシウム懸濁液に加える。.
- 反応が起こるまでしばらくかき混ぜてください。.
- 反応終了後、生成物をエタノールで数回洗浄する。.
- 濾過して分離した後、50℃で24時間真空乾燥させて最終製品であるアルミン酸カップリング剤変性重質炭酸カルシウムを得る。.
（２）ステアリン酸ナトリウム変性重炭酸カルシウム：
- 250mlの反応瓶に、重質炭酸カルシウム30gを計量して入れる。.
- 水とエタノールを加え、よくかき混ぜて滑らかな懸濁液を作る。.
- 混合物を所望の温度に達するまで加熱する。.
- 次に、ステアリン酸ナトリウムの固体粒子を懸濁液に加え、しばらくかき混ぜる。.
- 反応が完了したら、生成物を水とエタノールで洗浄してください。.
- 混合物を濾過して分離し、50℃で24時間真空乾燥させる。.
- このプロセスにより、ステアリン酸ナトリウム修飾重質炭酸カルシウムが得られる。.
試験および特性評価：
- 油吸収値
- 沈降量
- 接触角
- 炭酸カルシウム／ポリプロピレン複合材料の性能試験。.
変更効果：
1250メッシュの重質炭酸カルシウムをステアリン酸ナトリウムで改質するのに最適な条件は以下のとおりです。
- 温度：25℃
- 比率：m(炭酸カルシウム):m(エタノール):m(水) = 3:1.5:3
- ステアリン酸ナトリウムから重炭酸カルシウムまでの質量：3.0%
- 撹拌速度：400回転/分
- 撹拌時間：40分
これらの設定により、油吸収量と沈降量は約50%減少します。接触角は129.2°に達します。.
重質炭酸カルシウムをアルミン酸塩カップリング剤DL-411で改質する最良の方法は以下のとおりです。
- 改質温度: 25℃
- 混合比率: m(炭酸カルシウム):m(エタノール):m(水) = 3:1.5:3
- 薬剤比率:アルミン酸塩カップリング剤/重質炭酸カルシウム質量 = 2.0%
- トリエチルアミン比トリエチルアミン/炭酸カルシウム質量 = 0.5%
- 撹拌速度: 300 回転/分
- かき混ぜる時間: 2分
未修飾炭酸カルシウムと比較すると、修飾重炭酸カルシウムは以下の特徴を示す。
- 油吸収値の減少：47.0%
- 沈降量減少：45.8%
- 接触角：136.3°
PPにおけるステアリン酸ナトリウム変性重炭酸カルシウムの最適充填量は20%である。原料PPと比較して、破断伸度と衝撃強度はそれぞれ12.5%と15.7%増加する。ポリプロピレンにおけるアルミン酸塩変性重炭酸カルシウムの最適充填量は30%である。これにより、破断伸度は15.0%、衝撃強度は16.0%増加する。.
式6：ステアリン酸ナトリウムとカップリング剤の湿式改質効果の比較
修飾子: ステアリン酸ナトリウム、γ-クロロプロピルトリエトキシシラン（KH-550）、チタン酸カップリング剤TC114。.
変更方法： 乾燥させた超微細重炭酸カルシウム粉末200gを計量し、丸底フラスコに入れる。無水エタノール300gを加えて分散させ、80℃の湯浴中で10分間加熱攪拌する。次に、改質助剤粉末2.5%を加え、同じ条件下でさらに60分間反応させる。その後、濾過、洗浄、熱いうちに乾燥させて、改質超微細重炭酸カルシウム粉末を得る。.
試験および特性評価：
- フーリエ変換赤外分光法
- 熱重量分析
- 粒子径分析
これらの方法は、RTVシリコーンゴム材料の特性を評価するものです。.
変更効果：
レオロジーデータによると、改質された超微細重炭酸カルシウムはシリコーンゴム中によく分散します。これは、未改質の超微細重炭酸カルシウムよりも優れています。また、コロイドとの相溶性も向上しています。超微細重炭酸カルシウムは、サイズによるナノ強化効果がありません。このため、表面処理された超微細重炭酸カルシウム（TC114とステアリン酸ナトリウム）とシリコーンゴムとの相互作用が弱まります。その結果、未改質の超微細重炭酸カルシウムを使用した場合と比較して、加硫後のシリコーンゴムの性能が低下します。KH-550はアミノ基とアルコキシ基を有しています。そのため、KH-550で処理された超微細重炭酸カルシウムはシリコーンゴム中によく分散します。また、ゴムと化学結合を形成します。その結果、RTVシリコーンゴムは優れた機械的特性を示します。.
式7：界面活性剤、シリコーンオイルなどの乾燥改質効果の比較.
修飾子: ポリエチレングリコール-200、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン、アミノシリコーンオイル-804。.
変更方法： 乾式改質法を用いる。重質炭酸カルシウム粉末100gを計量し、三つ口フラスコに入れる。このフラスコを恒温水浴に浸す。電動攪拌機を始動して攪拌する。温度が95℃に達したら、攪拌しながら表面改質剤を加える。添加後、95℃で30分間攪拌と反応を続ける。これにより、重質炭酸カルシウム改質粉末が得られる。改質粉末が冷えたら、試験および特性評価用のサンプルを採取する。.
試験および特性評価： 吸油値、赤外線スペクトル、熱重量分析。.
変更効果：
重質炭酸カルシウム充填剤の油吸収を低減する4種類の表面改質剤の順序は、アミノシリコーンオイル-804 > ポリエチレングリコール-200 > トリエタノールアミン > ジエチレングリコールです。また、同じ改質剤でも、添加量によって油吸収値が異なります。通常、改質剤の添加量が多いほど、油吸収値は低くなります。すべての改質剤は、重質炭酸カルシウム粉末のヒドロキシル基と化学的に結合します。アミノシリコーンオイル-804を1.00%で使用した場合、改質サンプルの油吸収値は0.115 mL/gに達します。熱重量分析によると、改質サンプルは最高の熱安定性を示し、その熱分解温度は325℃です。.
式8：カップリング剤と界面活性剤の改質効果の比較
修飾子には以下が含まれます。
- アルミン酸塩カップリング剤（DL-411）
- チタン酸系カップリング剤（NDZ-201）
- シランカップリング剤（KH-550）
- ステアリン酸（SA）
- ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）
- グルタミン酸（GLU）
- ヘキサデシルリン酸（PO16）
- オクタデシルリン酸（PO18）
- ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（CTAB）界面活性剤
複合材料の改質剤としては、アルミン酸塩カップリング剤（DL-411）とドデシル硫酸ナトリウム（SDS）が挙げられる。.
改質方法：乾式改質と湿式改質。.
試験および特性評価には以下が含まれます。
- 活性化率
- 油吸収値
- 赤外線分析
- 粒子サイズ
- SEM
本稿では、PBAT/改質炭酸カルシウム複合材料の性能に焦点を当てる。.
変更効果：
（１）３種類のカップリング剤DL-411、NDZ-201、KH-550の含有量が１.5%で、改質方法が湿式改質の場合、改質炭酸カルシウムは最良の効果を示した。炭酸カルシウムの表面は親油性となり、分散性が向上し、平均粒子サイズが減少した。.
（２）６種類の界面活性剤のうち、SA、SDS、PO16の含有量が３１TP３Tの場合、炭酸カルシウムの改質効果が最も優れており、炭酸カルシウムの表面を親水性から疎水性に変化させ、平均粒子サイズを小さくし、分散性を向上させた。.
（３）炭酸カルシウムはカップリング剤DL-411と界面活性剤SDSによって修飾された。.
炭酸カルシウムに対する最も優れた改質効果は、以下の条件下で得られました。
- 複合修飾剤比（DL:SDS）3:2
- 反応時間40分
- 反応温度80℃
- 複合修飾子量 3%
単一の改質剤と比較して、DL-411とSDSの相乗効果により、複合改質剤は炭酸カルシウムに対してより優れた改質効果を発揮する。.
式9：界面活性剤、ステアリン酸、カップリング剤、シリコーンオイルの乾燥改質効果の比較
修飾子:
- 新規界面活性剤改質剤JST-9001（ポリオキシエチレンエーテル型複合改質剤）
- JST-9002（リン酸塩系複合材料改質剤）
- JST-9003（ポリオキシエチレンエーテル型複合改質剤）
- JST-900
変更方法： 重炭酸カルシウム粉末100gを計量し、500mLの三つ口フラスコに入れます。恒温水浴を所定の温度に設定します。デジタル表示の電動撹拌機を(1300±50)回転/分に調整します。次に、フラスコ内の重炭酸カルシウムに修飾剤を滴下します。滴下速度は速すぎず遅すぎず、適度な速度で加えるようにしてください。修飾剤を加えたら、三つ口フラスコを密閉し、計時を開始します。一定時間経過後、装置の電源を切り、試料が冷えるのを待ち、取り出して密封袋に入れます。.
試験および特性評価には以下が含まれます。
- 油吸収値
- 活性化指数
- 油相分散安定性
- 水との接触角
- 赤外線スペクトル（FTIR）
- 熱重量分析（TG分析）。.
変更効果：
JST-9001とJST-9003は、ステアリン酸およびアルミン酸塩F-2と併用することで、JST-9002およびJST-9004、ヒドロキシシリコーンオイル、アミノシリコーンオイル585Cよりも優れた効果を発揮します。これらは、重質炭酸カルシウムに対してより効果的な改質を提供します。新しい改質剤であるJST-9001とJST-9003は、低改質剤添加量（0.50%）で、ステアリン酸およびアルミン酸塩F-2よりも優れた改質効果を実現できます。.
JST-9001およびJST-9003で改質したC525重質炭酸カルシウム試料の吸油量は、それぞれ0.11 mL/gおよび0.10 mL/gである。活性化指数は98.77%および99.19%である。濁度変化率は4.06%および5.30%である。濡れ接触角は154.2°および151.4°である。.
00重質炭酸カルシウム試料の吸油量は0.14 mL/gと0.15 mL/gです。活性化指数は89.73%と93.77%です。濁度変化率は16.04%と9.59%です。濡れ接触角は91.9°と87.7°です。.
適切な投与量で、JST-9001とJST-9003の親水性基が重炭酸カルシウム表面の-OH基と結合した。これにより、炭酸カルシウム粒子上に改質剤分子の層が形成された。重炭酸カルシウムの表面特性は親水性から疎水性に変化し、吸油値も大幅に低下した。.
式１０：ステアリン酸チタン酸カップリング剤複合体の改質（湿式ボールミル法）
修飾子: ステアリン酸とチタン酸系カップリング剤を複合材料の改質剤として用い、無水エタノールを分散剤として用いる。.
変更方法： 重質カルシウム粉末15.0gを計量し、ボールミルに加えます。次に、質量比に基づいて特定の量のステアリン酸とチタン酸カップリング剤を計量し、これらもボールミルに加えます。その後、粉末がちょうど浸るまで無水エタノールを注ぎます。最後に、ボールミルを始動して重質カルシウム粉末を改質します。改質された粉末を乾燥オーブンに入れ、80℃で乾燥させ、室温まで冷却した後、粉砕して改質製品を得ます。.
試験および特性評価： 活性化度、吸油値、沈降容積、粒径。.
変更効果：
様々な要因を検証し、直交実験を実施した結果、最適な改良プロセスが判明しました。最適な条件は以下のとおりです。
- ボールミル処理時間：1.5時間
- ボールミルの回転速度：350回転/分
- 修飾剤投与量：2.0%
- 修飾子比率：1:3
改質重質カルシウム粉末は、未改質粉末よりも優れた性能を発揮します。活性化度が高く、油吸収量が少なく、沈降容積が小さく、粒子径も小さくなっています。全体として、改質は良好な結果を示しています。最適化されたプロセスにより、改質重質カルシウム粉末は99.4%の活性化度を示しました。油吸収量は粉末100gあたり14.27gです。沈降容積は1.08mL/g、粒子径D50は1.58μmです。.
式１１：ステアリン酸チタン酸カップリング剤複合体の改質（乾式法）
修飾子: ステアリン酸、チタン酸系カップリング剤。.
変更方法： 一定量の乾燥重炭酸カルシウムを計量し、撹拌槽に入れる。次に、撹拌槽を適切な温度の湯浴に入れる。その後、計量したステアリン酸を加える。高速分散機を用いて炭酸カルシウムをよく混合する。続いて、ビス（ジオクチルオキシピロリン酸）エチレンチタネートカップリング剤を加える。最後に、混合物を高速分散して改質重炭酸カルシウムを得る。これをエポキシ樹脂と複合化して、改質重炭酸カルシウム／エポキシ樹脂複合材料を調製する。.
試験および特性評価には以下が含まれます。
- 熱重量分析
- 近赤外分光法
- X線回折
- 電子顕微鏡
- エポキシ樹脂製品の性能
ステアリン酸が重炭酸カルシウムの質量の 1.5% を占める場合、改質時間は 20 分です。チタン酸塩の場合、質量の 2.0% で、改質時間はわずか 10 分です。これらの条件下で、複合材料は 10.2 MPa で最高の引張特性を示します。また、最低の吸油値を示します。ステアリン酸、チタン酸塩、エポキシ樹脂で改質した後も、重炭酸カルシウムの結晶形は変わりませんでした。複合改質剤は表面にも良好に接着しました。改質された重炭酸カルシウム粒子は、エポキシ樹脂との良好な分散性と強力な結合を有しています。.
式１２：オレイン酸とカップリング剤複合体の改質
修飾子:
- アルミン酸塩カップリング剤（DL-411）
- アルキル修飾ポリシロキサンカップリング剤（FD-1106）
- ステアリン酸（SA）
- オレイン酸（OA）
変更方法：
（１）湿式改質：重炭酸カルシウム１０グラムを秤量し、２５０mLビーカーに入れる。次に、水５０グラムとエタノール５０グラムを加える。よくかき混ぜて懸濁液を作り、８０℃に加熱する。次に、改質剤をエタノールに溶解する。超音波洗浄器を用いて１０分間分散させる。温度が設定値に達したら、改質溶液を重炭酸カルシウムの入ったビーカーに加える。しばらくかき混ぜる。反応後、混合物を水とエタノールで洗浄する。その後、６０℃で１２時間真空乾燥する。これで改質炭酸カルシウムが得られる。.
（２）乾式改質：まず、炭酸カルシウム粉末を高速ミキサーに加えます。次に、粉末を８０℃に加熱します。最後に、改質剤を噴霧して改質炭酸カルシウムを得ます。.
（３）複合改質：重炭酸カルシウム粉末５００グラムを計量し、高速ミキサーで撹拌し、１２０℃まで加熱する。高速ミキサー内で、表面改質剤FD-１１０６とOAを霧状に噴霧する。その後、一定時間混合および撹拌する。これにより、複合改質剤で改質された重炭酸カルシウム粉末が得られる。.
試験および特性評価：活性化速度の測定、吸油値試験、および粒度分析。.
変更効果：
（１）表面改質剤DL-411、SA、FD-1106、OAの添加量がそれぞれ重炭酸カルシウムの質量に対して1.5%、1.0%、1.5%、1.0%の場合、改質効果が最も優れている。改質された炭酸カルシウム粒子はよりよく拡散し、より速く活性化する。また、吸油値も低下する。.
（２）湿式改質の効果は比較的顕著ですが、乾式改質プロセスはよりシンプルで操作が容易であり、コストを大幅に削減できます。したがって、乾式改質は工業生産により適しています。.
（３）４種類の改質重炭酸カルシウムの赤外線試験結果から、重炭酸カルシウムが改質剤によって正常に改質されたことが証明された。粒度分析の結果、４種類の改質剤を使用した後に重炭酸カルシウムの平均粒径が大幅に減少したことがわかった。中でも、OAは平均粒径が23.6%と最も大きく、活性化率は98.8%に達した。.
（４）アルキル修飾ポリシロキサンカップリング剤（FD-1106）とOAを選択し、炭酸カルシウムの複合自己組織化修飾を行った。複合修飾剤比（FD-1106：OA）が１：１のときに、炭酸カルシウムの最適な修飾が得られた。これは、複合修飾剤を１１TP3T添加することで達成した。反応は１１０℃で１０分間行った。修飾された炭酸カルシウムの平均粒子径は８．４５μmであった。さらに、活性化率は９９．６１TP3Tに達した。３０１TP3T炭酸カルシウムをPBAT/PLAに充填すると、複合フィルムの機械的特性が最適となる。引張強度は横方向で１９．３７MPa、縦方向で２９．６７MPaである。このとき、複合フィルムは疎水性角９５°の疎水性材料である。.
式13：水性複合材料改質剤による改質
改質剤：ポリエチレングリコール-300（PEG-300）、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）、ステアリン酸ナトリウム。.
変更方法：
- 重質炭酸カルシウム500gを計量する。.
- 複合材改質剤を10g計量する。.
- 純水7mLを計量する。.
- これらを80℃の湯煎で加熱する。.
これにより、後で使用するための水性複合材料改質剤溶液が生成されます。.
重質炭酸カルシウム粉末を高速ミキサーに入れ、100～110℃に加熱します。次に、改質剤水溶液をゆっくりと加え、高速で5分間混合します。その後、攪拌を止め、ミキサーの蓋を開け、10分間水分を蒸発させます。最後に、さらに20分間高速で混合します。この工程中、材料の温度は100～110℃に保たれます。これにより、活性化された重質炭酸カルシウム粉末が得られます。.
試験および特性評価：PP/重質炭酸カルシウム複合材料の吸油値、沈降量、表面形態、および性能。.
変更効果：
PEG-300、SDS、ステアリン酸ナトリウムの質量比が6:2:2の場合、表面改質が最も効果的です。重炭酸カルシウム粉末の吸油値は32.7 mL/100gから15.5 mL/100gに低下します。また、沈降量は4.1 mL/gから1.0 mL/gに減少します。水系複合重炭酸カルシウムは粒子が小さいです。分散性が高く、結晶化性能が優れています。水系複合改質剤はステアリン酸よりも優れています。重炭酸カルシウム粉末をさらに加えると、PP/重炭酸カルシウム複合の機械的特性も変化します。最初は向上し、その後低下します。質量分率が30%のときに最高の性能が得られます。曲げ強度は45.75MPaに達し、引張強度は32.58MPaに達します。.
式14：ポリマーエマルジョンの乾燥変性
修飾子: ポリマーエマルジョン。.
変更方法： 炭酸カルシウムをオーブンに入れ、110℃で24時間乾燥させる。水分を除去した後、一定量の乾燥した重炭酸カルシウム粉末を秤量する。次に、それを三つ口フラスコに入れる。80℃のウォーターバスに入れ、500回転/分の速度で電気攪拌する。三つ口フラスコにポリマーエマルジョンを加え、50分間電気攪拌する。冷却後、材料を排出して、改質重炭酸カルシウムを得る。.
試験および特性評価： 活性化速度、FT-IR、XRD、SEM、ゼータ電位。.
変更効果： 80℃で50分後、500回転/分の速度で、改質炭酸カルシウムは90.8%活性化率を達成します。これは、仙峰重炭酸カルシウムの重量に基づいて3%ポリマーエマルジョンを使用しています。これは、良好な改質効果を示しています。炭酸カルシウムは、FT-IR、XRD、SEM、およびゼータ電位によって特性評価されました。結果は、ポリマーエマルジョンを炭酸カルシウム表面にうまくグラフトしたことを示しています。改質炭酸カルシウムの回折ピークはより高い角度に移動します。しかし、ポリマーエマルジョンは炭酸カルシウムの結晶形を変えません。改質炭酸カルシウムのゼータ電位は14.1 mVから29.8 mVに上昇します。粒子サイズが小さくなり、分散性が向上します。.
処方15：ジパルミトイル酒石酸ジエステル修飾
修飾剤：ジパルミトイル酒石酸ジエステル。.
変更方法：
（１）ジパルミトイル酒石酸ジエステルの合成：丸底フラスコにパルミチン酸１０．３グラムを入れる。次に、撹拌しながら塩化チオニル１０mLをゆっくりと加える。混合物を８０℃で３時間、または溶液が透明になるまで加熱する。真空回転蒸発により余分な塩化チオニルを除去する。次に、メチルtert-ブチルエーテル５mLを加える。黄褐色のパルミチン酸塩化物が得られるまで回転蒸発を続ける。パルミチン酸塩化物をジクロロメタンに溶解する。.
次に、この混合物を三つ口フラスコに移します。続いて、氷水浴中でトリエチルアミン16.8 mLを加えます。酒石酸3.0 gを秤量し、加熱してアセトンに溶解させ、三つ口フラスコに滴下します。滴下後、室温まで加熱し、一晩反応させます。濾液を濾過し、減圧濃縮してペースト状の固体を得ます。次に、アセトンで2回再結晶します。最後に、乾燥させて白色固体を得ます。これが目的生成物であるジパルミトイル酒石酸ジエステルです。.
（２）重質炭酸カルシウムの改質：炭酸カルシウム粉末を秤量する。水を加えて攪拌し、スラリー状にする。次に、これを恒温水浴に入れる。450回転/分の速度で攪拌しながら加熱する。適切な温度まで加熱する。次に、適切な質量分率の改質剤を加える。一定温度で一定時間攪拌および反応させる。濾過、乾燥、粉砕して粒径＜250μmとし、炭酸カルシウム改質製品を得る。.
試験および特性評価：吸油値、沈降量、活性化度。.
変更効果：
ジパルミトイル酒石酸ジエステルを用いて重質炭酸カルシウム（10μm）を修飾するには、以下の最適条件を使用してください：修飾剤の添加量2.0%、修飾時間55分、温度60℃。.
このような条件下では、改質された炭酸カルシウムは顕著な変化を示した。
- 吸油値は0.2780 mL/gから0.2039 mL/gに低下した。.
- 沈殿量は1.3 mL/gから0.3 mL/gに減少した。.
- 活性化度は0%から98.58%に上昇した。.
これらの結果は、有意な変化効果を示している。.
ジパルミトイル酒石酸ジエステルを用いた炭酸カルシウムは、油の吸収量が少なく、沈降容積も小さい。これはステアリン酸を用いた炭酸カルシウムとは異なる。しかし、その活性化度は優れている。このことから、二重疎水性鎖とジカルボン酸を有するジパルミトイル酒石酸ジエステルの改質効果は、従来の単鎖ステアリン酸よりも優れていることがわかる。.
式16：エレオステアリン酸無水物加水分解物の乾燥変性
修飾剤：原料としてエレオステアリン酸を用います。エレオステアリン酸は、ディールス・アルダー反応によって無水マレイン酸と反応し、無水エレオステアリン酸を生成します。次に、この化合物を加水分解して、複数の作用点を持つ修飾剤であるトリカルボキシル無水エレオステアリン酸加水分解物を生成します。.
変更方法：
（１）エレオステアリン酸無水物加水分解物の合成：
- 三つ口フラスコにエレオステアリン酸20.0gを加える。.
- 絶えずかき混ぜながら65℃まで加熱する。.
- 次に、無水マレイン酸3.6gを加える。.
- 無水マレイン酸が溶解したら、温度を約140℃まで上げる。.
- 90分間反応させると、茶黄色の粘性のある無水エレオステアリン酸が得られる。.
- 次に、無水エレオステアリン酸をアセトンに溶かして溶液を作る。.
- 無水物を加水分解するために、適切な量の水を加えてください。.
- 室温で30分間放置して、無水エレオステアリン酸加水分解物を得る。.
（２）重質炭酸カルシウムの乾燥改質：
- まず、重質炭酸カルシウム粉末100gを用意します。.
- 高速分散機に入れてください。.
- 50℃まで加熱する。.
- 次に、無水エレオステアリン酸加水分解物を含むアセトン溶液を一定量加える。.
- 15分間混ぜてかき混ぜる。.
- その後、質量が一定になるまで乾燥させる。.
- ついに
試験および特性評価：活性化度、吸油値、接触角、粘度を測定し、炭酸カルシウム/PVC複合材料を調製して性能試験を行う。.
変更効果：
炭酸カルシウムの最適な改質には、1.5% のエレオステアリン酸無水物加水分解物を使用します。これにより、活性化度は 83.40% になります。また、吸油値は 28.29 mL/100g に低下し、粘度は 46.36% 低下します。水接触角は 99° です。改質炭酸カルシウムを PVC に充填すると、複合材料のノッチ付き衝撃強度が向上します。これは 8.455 kJ/m² から 10.216 kJ/m² に上昇します。破断伸度も 16.12% から 24.52% に増加します。改質炭酸カルシウムは PVC 材料に靭性向上効果をもたらします。.
処方17：Span60の改変
修飾剤：モノステアリン酸ソルビタン（Span60）。.
変更方法：
特定の量の乾燥した重炭酸カルシウム粉末を計量します。次に、同じ量のボールミル用ビーズを計量します。次に、ボールと材料の比率に従って、両方を清潔で乾燥したボールミルに入れます。必要な量の改質剤を計量します。それを無水エタノールに溶解します。次に、混合物をボールミルに注ぎます。ボールミルを起動して改質を開始します。ボールミル処理後、スラリーを取り除きます。次に、それを80℃の乾燥オーブンに入れます。乾燥したら、室温まで冷却します。最後に、それを粉砕して改質された重炭酸カルシウム粉末サンプルを得ます。.
試験および特性評価：活性化、沈降量、油吸収値、粒子サイズ。.
変更効果：
改質後、重質カルシウム粉末の表面活性化が増加する。沈降量、吸油量、および粒径が減少する。改質剤Span60は重質カルシウム粉末の表面にうまく吸着され、粉末の表面特性が向上する。改質効果に最も影響を与えるのは改質剤の量であり、次にボール対材料比が影響する。その後、ボールミル時間とボールミル速度も重要な役割を果たす。.
改造に最適な条件は以下のとおりです。
- ボールミルの回転速度：300回転/分
- ボールミル処理時間：1.5時間
- ボール対材料比：8：1
- 修飾剤投与量：2.0%
これらの条件下では、改質重カルシウム粉末の活性化度は99.2%に達する。.
式１８：ポリ酢酸ビニル重合変性
修飾剤：ポリ酢酸ビニル。.
変更方法：
（１）ポリ酢酸ビニルの直接改質。粉砕した重炭酸カルシウムスラリーを９０℃に加熱する。次に、重合したポリ酢酸ビニルを素早く攪拌しながら加える。９０℃で１時間攪拌して改質を完了する。.
（２）ポリ酢酸ビニルのその場重合改質。ポリビニルアルコールとドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを粉砕した重炭酸カルシウムスラリーに混ぜる。スラリーを９０℃に加熱する。次に、乳化剤を作動させてポリビニルアルコールを完全に溶解させる。最後に、冷却する。混合物を６８〜７０℃に冷却する。次に、全酢酸ビニルに対してOP-１０と３０１TP３Ｔを加える。２０分間攪拌する。次に、全酢酸ビニルに対して０．５１TP３Ｔの過硫酸カリウムを加える。３０分間反応させる。残りの酢酸ビニルと別の０．５１TP３Ｔの過硫酸カリウムをゆっくりと加える。酢酸ビニルを加える間、温度を６８〜７０℃に保つ。すべての酢酸ビニルを加えた後、温度を９０〜９５℃に上げる。次に、10%炭酸水素ナトリウム溶液を用いてpHを6～7に調整し、反応が終了して修飾が完了するまで続ける。.
（３）ステアリン酸による改質。粉砕した重炭酸カルシウムスラリーを９０℃に加熱し、加熱して溶融したステアリン酸を高速攪拌下で添加する。温度を維持し、１時間攪拌して改質を完了する。重炭酸カルシウムの脱水、乾燥、粉砕：改質した重炭酸カルシウムスラリーを遠心分離機で脱水する。この工程で改質した重炭酸カルシウムフィルターケーキが作られる。フィルターケーキをオーブンに入れ、フィルターケーキの水分含有量が０．３１TP３T未満になるまで１１０℃で乾燥させる。乾燥フィルターケーキをジェットミルに入れ、粉砕およびふるい分けする。粉砕およびふるい分け後に得られた粉末が、PVC造粒に使用される重炭酸カルシウム粉末である。.
試験および特性評価：熱重量分析試験、赤外線スペクトル分析試験、PVC性能試験。.
変更効果：
炭酸カルシウムスラリーは重合反応を必要とする。これにより、ポリ酢酸ビニルが炭酸カルシウムの表面に付着しやすくなる。.
ポリ酢酸ビニルで改質した炭酸カルシウムは、PVC製品が元の濃い炭酸カルシウムの色をより忠実に保つのに役立ちます。これは、ステアリン酸で改質した炭酸カルシウムよりも優れています。ポリ酢酸ビニルは、炭酸カルシウムとPVC樹脂間の摩擦を低減します。また、溶融粘度を低下させ、可塑化中にPVC樹脂が分解するのを防ぎます。.
ポリ酢酸ビニルで改質した炭酸カルシウムは、PVC材料においてより優れた機械的特性を示す。これは、ステアリン酸で改質した場合と比較した場合に顕著である。主な理由は、ポリ酢酸ビニルが炭酸カルシウムとPVC樹脂との良好な混合を助け、弾性を付与するためである。.
ポリ酢酸ビニルで改質した炭酸カルシウム（in-situ重合）は、ステアリン酸で改質した炭酸カルシウムよりも、着色PVC射出成形品において優れた外観を示す。これは、ポリ酢酸ビニルが、高濃度の炭酸カルシウムとPVC樹脂との間の相溶性の問題を解決するのに役立つためである。.
式19：デンプンコーティングの改質
修飾剤：デンプンが主な修飾剤であり、ステアリン酸ナトリウムとヘキサメタリン酸ナトリウムは補助剤である。.
変更方法：
天然ポリマーであるデンプンを改質剤として使用します。まず、デンプンと重炭酸カルシウムを均一に混合します。次に、適切な比率と濃度で懸濁液を調製します。その後、混合物を95℃まで攪拌および加熱します。しばらくすると、一定量のステアリン酸ナトリウム溶液を加えます。混合物中のデンプンは、一定時間複合反応を起こします。このプロセスにより、所望の疎水性レベルが得られます。反応時間後、温度を下げてデンプンの利用率を向上させます。次に、ヘキサメタリン酸ナトリウム溶液を加えます。これにより、デンプンが架橋され、水中で沈殿します。これにより、デンプンをより効果的に使用できます。また、重炭酸カルシウム表面上の複合体のせん断抵抗も向上します。.
試験および特性評価には以下が含まれます。
- 白さ
- 不透明度
- ゼータ電位
- 粒子サイズと分布
- 光学特性
- 充填紙の強度特性。.
変更効果：
改質重炭酸カルシウムの最適な条件は以下のとおりです。
- 1.5%ヘキサメタリン酸ナトリウム
- 20%ブレンド濃度
- 沈殿反応には60℃が必要です。
- 撹拌速度は200rpm。.
改質により、重質炭酸カルシウムの白色度と不透明度が低下します。ゼータ電位は正から負に変化します。改質重質炭酸カルシウムの粒子は、未改質重質炭酸カルシウムの粒子の約6倍の大きさになります。その粘稠度は、未改質の約1/11です。また、粒度分布範囲も狭くなります。.
灰分含有量が同じ場合、改質重炭酸カルシウム充填紙ははるかに優れた性能を発揮します。Z方向の繊維結合強度は、未改質重炭酸カルシウム充填紙よりもはるかに高いです。改質重炭酸カルシウム充填紙は、未改質のものよりも白さや不透明度が低くなっています。ただし、その差は大きくありません。充填量が増加すると、最初は未改質重炭酸カルシウムの方が多く保持します。その後、改質重炭酸カルシウムがリードします。全体として、保持率は似ています。カチオン性ポリアクリルアミド（CPAM）が増加すると、最初は改質重炭酸カルシウムの方が未改質のものより多く保持します。その後、未改質重炭酸カルシウムの保持率が再び高くなります。ただし、両方のタイプの全体的な保持率は非常に似ています。重炭酸カルシウムのデンプン改質は、充填紙中のアルキルケテンダイマー（AKD）のサイズ効果を向上させることができます。.
式20：チタン酸カップリング剤とエアフローミリングの統合処理
修飾剤：チタン酸系カップリング剤。修飾剤溶液の50%を占める。溶媒は無水エタノールを使用する。.
変更方法：
気流粉砕と表面改質を組み合わせた処理方法を採用する。まず、1.5 kgの重質カルシウム粒子を気流粉砕室に入れる。次に、噴霧ノズルと蠕動ポンプを用いて改質溶液を改質室内に噴霧する。超音波粉砕ノズルをオンにする。高圧空気が室内の重質カルシウム粒子を粉砕する。このプロセスにより表面改質と気流粉砕が実現する。5分ごとに超微細重質カルシウム粉末の重量を測定する。次に、同じ量の重質カルシウム粉末を粉砕室に入れる。これにより、室内の重質カルシウム粉末の質量を一定に保つ。粉砕と改質を組み合わせた実験は30分後に終了する。.
試験および特性評価：
粉砕排出速度は、重質カルシウム粒子の気流粉砕効果を評価するために使用されます。粉砕排出速度が速いほど、同じホイール速度でも重質カルシウム粒子の粉砕に必要なエネルギーが少なくなります。これにより、粉砕効果も向上します。粉末の粒度分布を調べます。これにより、改質プロセスが重質カルシウム粉末のサイズを変化させるかどうかを確認できます。重質カルシウム粉末の粒度があまり変化しない場合、排出速度が速いほど粉砕効果が向上します。超微細重質カルシウムと流動パラフィンは、表面改質が粘度にどのように影響するかを示しています。粘度が低いということは、超微細重質カルシウム粉末が有機マトリックスとよりよく混ざることを意味します。また、均一に分散しやすくなります。これにより、表面改質効果が向上します。.
変更効果：
空気流粉砕中に表面を変化させると、超微細重カルシウム粉末の排出速度が上昇します。空気流温度が 60 °C に達すると、改質剤溶液のカップリング剤質量分率は 50% となり、流量は 1.5 mL/min になります。その結果、重カルシウム粒子の排出速度は 21.0 g/min から 56.7 g/min に上昇します。これは 170% の増加です。空気流粉砕は重カルシウム粉末の表面を変化させます。これにより、有機マトリックスとの混合が良好になります。このプロセスは、超微細重カルシウム粉末の粒子サイズを大きく変化させることはありません。サイズは主に分級ホイールの回転速度に依存します。.