스테아르산으로 개질된 탄산칼슘은 표면 소수성 향상을 통해 고분자와의 상용성을 개선합니다. 스테아르산과의 화학적 결합은 복합재료 내 입자 분산 안정성을 높여줍니다. 이러한 처리는 비용 효율성을 유지하면서 습기에 대한 민감성을 감소시킵니다. 향상된 계면 접착력은 코팅 및 엘라스토머 분야의 산업적 응용을 가능하게 합니다.
스테아르산으로 변성된 탄산칼슘의 주요 장점
- 최적화된 소수성(물 접촉각 >100°)
- 이중 흡착 메커니즘(화학적/물리적 결합)
- 열 안정성 (TGA 분석 결과 300°C 이상에서 분해되는 것으로 확인됨)
- 다양한 소재(에폭시, 고무, 접착제)에 적용 가능
- 에너지 효율적인 공정 (수분 허용치 <1%)
스테아르산은 비교적 저렴한 일반적인 장쇄 지방산입니다. 탄산칼슘의 표면 개질제로 가장 널리 사용됩니다. 스테아르산은 주로 친유성기와 친수성기 두 부분으로 구성되어 있습니다. 친수성기는 물리화학적 흡착을 통해 탄산칼슘 표면과 상호작용합니다. 이러한 상호작용은 플라스틱, 고무, 접착제 등을 포함한 고분자 매트릭스 내에서 입자의 상용성과 분산성을 향상시킵니다.
스테아르산(염)으로 변성된 탄산칼슘은 건식법 또는 습식법으로 제조할 수 있다. 일반적으로 습식 공정에서는 스테아르산나트륨과 같은 스테아르산염을 사용한다.
스테아르산 건조 변성 탄산칼슘
이 공정은 재료의 안정성을 확보하기 위해 탄산칼슘을 건조하는 것으로 시작됩니다(수분 함량이 1% 미만인 경우). 그런 다음 표면 개질제로 스테아르산을 첨가하여 친수성 작용기를 통해 물리화학적 흡착을 가능하게 합니다. 이로써 분말의 표면 개질이 완료되어 고분자와의 호환성이 향상됩니다.
연속 분말 표면 처리 장비를 사용할 경우, 재료와 표면 개질제가 연속적으로 동시에 공급됩니다. 스테아르산은 고체 분말 형태로 직접 첨가할 수 있습니다. 투입량은 분말의 입자 크기 또는 비표면적에 따라 달라지며, 일반적으로 탄산칼슘 질량의 0.8%~1.2%입니다.
탄산칼슘 연속 분말 표면 처리 장비 3가지 유형을 추천합니다.
탄산칼슘 표면 개질에는 균일한 코팅과 산업 효율성을 보장하기 위해 첨단 장비가 필요합니다. 다음 세 가지 연속 코팅 시스템은 이 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
핀 밀 코팅기
- 고속 회전자-고정자 충돌을 통해 99% 코팅의 균일성을 구현합니다.
- 미세도 조절이 가능한 20μm 미만의 입자 처리 기능을 제공합니다.
- 건식 조건에서 동시 분쇄 및 코팅이 가능합니다.
터보 밀 코팅기
- 원심력과 공기 흐름을 결합하여 빠른 확산을 가능하게 합니다.
- 다단계 혼합 챔버를 사용하여 첨가제 소모량을 15% 줄입니다.
- 대규모 생산을 위해 시간당 최대 10톤의 처리량을 처리할 수 있습니다.
- 정밀한 온도 제어를 통해 97% 활성화율을 유지합니다.
3롤러 코팅기
- 낮은 투자성숙한 기술이며 투자 비용이 저렴합니다.
- 효율적인 코팅: 높은 코팅 속도와 최소한의 응집체 발생.
- 환경적 이점작동 중 먼지가 발생하지 않습니다.
- 에너지 효율자체 마찰로 인해 열이 발생하여 에너지 비용이 절감됩니다.
- 연속 생산대규모 산업 용도에 적합합니다.
표면 코팅 개질에는 고속/수평 패들 시스템과 같은 온도 조절식 믹서가 사용됩니다. 이 배치 공정은 미리 계량된 재료와 스테아르산을 사용하여 15~60분간 혼합하는 과정을 거칩니다. 스테아르산의 투입량은 탄산칼슘 1톤당 0.8~1.5wt이며, 반응 온도는 100°C로 유지됩니다. 표면 흡착이 완료된 후 처리된 재료는 포장재로 배출됩니다.
스테아르산이 더 잘 분산되고 탄산칼슘 입자와 고르게 반응하도록 하기 위해, 스테아르산을 무수 에탄올과 같은 용매에 미리 희석할 수도 있습니다. 또한, 개질 과정에서 다른 첨가제를 적절한 양으로 첨가할 수 있습니다.
스테아르산으로 습식 변성시킨 탄산칼슘
습식 개질은 수용액 상태에서 탄산칼슘의 표면을 개질하는 방법입니다. 일반적인 과정은 먼저 스테아르산을 비누화한 후, 이를 탄산칼슘 슬러리에 첨가하고 일정 시간 반응시킨 다음 여과하고 건조하는 것입니다. 탄산칼슘은 기체상보다 액체상에서 분산시키기가 더 쉽습니다.
또한, 분산제를 첨가하면 분산 효과가 향상되어 액상 내 탄산칼슘 입자와 표면 개질제 분자가 더욱 고르게 작용합니다. 탄산칼슘 입자가 스테아르산염을 흡착하면 표면 에너지가 감소합니다. 여과 및 건조 후 이차 입자가 형성되더라도 응집력과 결합력이 약화되어 단단한 응집체가 형성되지 않으며, 작은 전단력으로도 재분산될 수 있습니다.
습식 표면 개질 장비는 일반적으로 구조가 간단하며, 대부분 교반기와 정적 믹서가 장착된 용기로 구성됩니다. 강력한 교반은 개질 활성화 효율을 향상시키고 반응 시간을 단축할 수 있지만, 장비의 성능 요구 조건이 높습니다.
습식 표면 개질은 상온에서도 수행할 수 있지만 반응 시간이 길다. 따라서 일반적으로 표면 개질을 위해 열을 가해야 하며, 개질 온도는 대개 50~100°C 정도이다.
습식 표면 개질은 습식 방법으로 분쇄된 경량 탄산칼슘 및 초미세 중량 탄산칼슘의 표면 개질에 자주 사용됩니다.