Карбонат кальция — это важнейшее неорганическое химическое вещество. Он широко используется в таких отраслях, как производство пластмасс, резины, покрытий и бумаги. В последние годы использование синтетических смол и химикатов постоянно растет. Соответственно, потребление энергии увеличивается ежедневно. В пластмассовой, резиновой и других отраслях промышленности рассматривается возможность добавления наполнителей. Но это неорганические наполнители. Эти наполнители богаты ресурсами и дешевы. Их добавляют в синтетические полимеры. Мы хотим добавить как можно больше неорганического наполнителя (например, карбоната кальция) в пластмассы и резину. Но при этом необходимо сохранить физические и механические свойства изделий.
Обычный карбонат кальция — это пример стандартного неорганического наполнителя. Трудно удовлетворить эти требования. Необходимо внести изменения для улучшения его общих характеристик. Индустрия композитных материалов переживает стремительный рост. Карбонат кальция в настоящее время используется как наполнитель и важный модификатор.
Активированный карбонат кальция обладает отличной наполняющей способностью в пластике. Он позволяет снизить затраты. Он улучшает твердость, жесткость, стабильность размеров и термостойкость изделий. Мы модифицируем обычный карбонат кальция для получения активного карбоната кальция. Таким образом, он может наполнять и модифицировать композитные материалы. Это включает в себя изменения кристаллической формы, размера частиц и диапазона размеров. Это также изменяет поверхностные свойства карбоната кальция.
Метод модификации карбонатом кальция
Один из способов — изменить размер частиц, чтобы частицы карбоната кальция стали мелкими или ультрамелкими. Это включает в себя изменение кристаллической формы и диапазона размеров частиц. Использование мелкого или ультрамелкого карбоната кальция помогает, поскольку он имеет различные кристаллические формы. Это улучшает его способность к распределению смолы. Он также обеспечивает армирующий эффект в пластмассах, резине и других изделиях, которые имеют мельчайшие частицы и большую площадь поверхности.
Этот метод требует модернизации старого процесса. Необходимы более совершенные методы карбонизации, измельчения и сушки карбоната кальция. Производственный процесс сложен. При массовом производстве сложно обеспечить сушку изделий, и их изготовление обходится дорого.
Второй способ заключается в улучшении поверхности карбоната кальция. Это позволит ему перейти из неорганического состояния в органическое. Это повысит его совместимость с органическими смолами. Такое изменение также улучшит процесс производства и качество продукции.
Этот метод в основном использует амфифильные молекулы, содержащие как неорганические, так и органические группы. К ним относятся поверхностно-активные вещества, длинноцепочечные кислоты и связующие агенты. Их используют для модификации поверхности карбоната кальция. Процесс и оборудование относительно просты и легко реализуемы. Связующий агент является новым. Он обрабатывает карбонат кальция различных размеров. Модификация очень эффективна. Этот метод все чаще используется при изготовлении композитных материалов, включая пластмассы и резину. Это эффективный способ расширения ассортимента наполнителей из карбоната кальция.
Органическое вещество, пригодное для модификации карбонатом кальция.
Многие вещества могут изменять поверхность карбоната кальция. Однако предыдущие исследования в основном были сосредоточены на использовании органических кислот. Их применяли для получения активного карбоната кальция. Роль органических кислот на поверхности карбоната кальция заключается главным образом в физической адсорбции. Они обеспечивают смазку между поверхностью карбоната кальция и смолы. Добавление органических кислот может изменить реологические и технологические свойства материала. Но это практически не влияет на физические свойства продукта.
Недавние исследования показали, что при обработке карбоната кальция связующим агентом неорганические и органические концы этого агента могут вступать в реакцию с его поверхностью. Они также могут реагировать с органическими смолами и одновременно запутываться с ними. В присутствии сшивающего агента также может происходить сшивание. Этот эффект изменяет полярность поверхности карбоната кальция, что также увеличивает адгезию между карбонатом кальция и органической смолой. Таким образом, добавление связующего агента может улучшить обработку наполненных карбонатом кальция изделий, а также повысить их физические и механические свойства.
Титанатные и алюминатные связующие агенты предпочтительнее. Они модифицируют поверхность карбоната кальция. Однако карбонат кальция, обработанный титанатными связующими агентами, изменит свой цвет. Это происходит из-за окисления при использовании в некоторых полимерах. Во время хранения или обработки органический конец молекулы титаната может разрушиться. Это может произойти из-за гидролиза или алкоголиза. В то же время температура термического разложения титаната ниже, чем у алюмината. Поэтому лучше использовать алюминатные связующие агенты. Они используются для обработки карбоната кальция.
Карбонат кальция активируется алюминатными связующими агентами. Молекулы этих агентов являются амфифильными. Они имеют один неорганически-фильный конец и один органически-фильный конец. Связующий агент воздействует на поверхность карбоната кальция. Ионы кальция и карбоната на поверхности частиц взаимодействуют с водой из воздуха и гидролизуются. Это создает щелочную, олеофобную гидроксильную поверхность.
Поверхностные гидроксильные группы карбоната кальция могут связываться с неорганически-фильным концом алюминатного связующего агента. Эта комбинация приводит к образованию модифицированных частиц карбоната кальция. Эти частицы карбоната кальция имеют модифицированную поверхность. Они смешиваются со смолами. Органические концы молекул связующего агента могут переплетаться с молекулами смолы. Связующий агент активирует карбонат кальция. Это улучшает его сродство к органической смоле. Он модифицирует и упрочняет смолу.