Calciumcarbonat-Oberflächenmodifikation ：Verbessert die Leistung in diesen 5 Aspekten

Calciumcarbonat-Oberflächenmodifikation ist eine entscheidende Verarbeitungstechnologie zur Verbesserung seiner Anwendungsleistung, Vielseitigkeit und Markterweiterung. Derzeit gibt es fünf Hauptmethoden: anorganische Oberflächenbehandlung, organische Oberflächenmodifikation, Polymer-Oberflächenmodifikation, mechanisch-chemische Modifikation und Hochenergie-Oberflächenmodifikation. Die Modifikationseffekte spiegeln sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

Verbesserung der Dispergierbarkeit von Calciumcarbonat

Ultrafeine Verarbeitung ist ein wichtiger Weg zur Verbesserung der Qualität von Calciumcarbonat. Je kleiner jedoch die Partikelgröße von Calciumcarbonat ist, desto höher ist die Oberflächenenergie, die Adsorption ist stärker und die Agglomeration ist ausgeprägter.

Die Auswahl geeigneter Oberflächenbehandlungsstoffe und Aktivierungsmethoden kann die Produktdispergierbarkeit verbessern und sekundäre Agglomeration verhindern.
Andernfalls, wenn Partikel agglomerieren, wird die tatsächliche Partikelgröße des Calciumcarbonat-Produkts deutlich größer sein als die ursprünglichen Partikel.
In der Kunststoffverarbeitung ist es bei begrenzter Mischscherkräfte schwierig, die Agglomerate zu zerbrechen, was zu lokalen Defekten führt. In diesem Fall kann die Anwendungseffekt schlechter sein als bei gewöhnlichem aktiven Calciumcarbonat.

Verbesserte Kompatibilität von Calciumcarbonat

Durch Oberflächenmodifikation von Calciumcarbonat kann die Schnittstellenkompatibilität und Affinität zu organischen Materialien verbessert werden, wodurch die Produkteigenschaften in Verbundwerkstoffen wie Gummi oder Kunststoffen verbessert werden.

Bei der Verwendung von Stearinsäure und Kopplungsstoffen zur Oberflächenbehandlung von Nanocalciumcarbonat verbessert diese Art der Aktivierung die Pulverkompatibilität in Polymeren. Allerdings wird die Dispersion im Gummi während des Vulkanisationsprozesses nicht vollständig gelöst. Es ist weiterhin starke mechanische Einwirkung erforderlich, um eine effektive Dispersion zu erreichen. Neue Oberflächenbehandlungsstoffe und Dispergiermittel für Nanocalciumcarbonat sollten auf der Grundlage von Polymerwissenschaften synthetisiert werden.

Funktionalität auf Calciumcarbonat übertragen

Durch Oberflächenmodifikation, Calciumcarbonat kann sich vom einfachen Füllstoff zu einem multifunktionalen Modifikator verwandeln, wie zum Beispiel:

• In Kunststoffen kann es die Dimensionsstabilität, Härte und Steifigkeit der Kunststoffprodukte verbessern sowie die Verarbeitungseigenschaften und Hitzebeständigkeit erhöhen.
• Als Füllstoff in Gummi erhöht es das Volumen, reduziert die Kosten und verbessert die Verarbeitungs- und Vulkanisationsleistung.
• Im Papierherstellungsprozess dient es als Füllstoff für Papier, weißer Pigmentstoff für beschichtetes Papier und Füllstoff für Calcium-Kunststoff-Papier.
• In Beschichtungen wirkt es als Füllstoff, der eine Gerüststruktur bereitstellt, daher wird es „Verlängerungspigment“ genannt. Bei ölbasierenden Beschichtungen kann die Füllmenge 10–50 % erreichen, während sie bei wasserbasierten Beschichtungen 10–20 % betragen kann.

Reduzieren Sie den Ölabsorptionswert von Calciumcarbonat

Je niedriger der Ölabsorptionswert, desto besser. Wenn der Ölabsorptionswert zu hoch ist, kann dies während des Mischens zu einer übermäßigen Aufnahme von Weichmachern führen, die Viskosität des Systems erhöhen und die Harzverarbeitung beeinträchtigen. Dies erhöht auch die Menge an Weichmachern, die benötigt wird, was die Produktkosten erhöht. Daher ist die Reduzierung des Ölabsorptionswerts entscheidend, um die Anwendungsleistung zu verbessern. Derzeit haben Calciumcarbonat-Produkte mit niedrigen Ölabsorptionswerten einen klaren Marktvorteil. Oberflächenmodifikation ist eine wichtige Methode, um den Ölabsorptionswert von Pulvern zu senken. Nach Oberflächenmodifikation, wird die Polarität von Calciumcarbonat reduziert, die Reibung zwischen den Partikeln verringert sich und die Schmierfähigkeit verbessert sich. Dadurch packen die Partikel enger zusammen, was die Schüttdichte erhöht und den Ölabsorptionswert senkt.

Steigerung des Mehrwerts von Calciumcarbonat

Derzeit besteht ein Überangebot an gewöhnlichem Calciumcarbonat, und der Preiskampf ist intensiv. Durch Oberflächenbehandlung modifiziertes Calciumcarbonat zeigt deutlich verbesserte Leistung und bietet ein besseres Nutzererlebnis, was seinen Wert natürlich erhöht. Natürlich variiert die Preiserhöhung nach der Modifikation je nach Partikelgröße des Calciumcarbonats.

Arten von Nano-Calciumcarbonat-Modifikatoren

Die Modifikationsmethoden für Nano-Calciumcarbonat umfassen in der Regel Grafting- und Kopplungsreaktionen. Je nach Struktur und Eigenschaften können die Modifikatoren in Tenside, Kopplungsstoffe, Polymere und anorganische Substanzen eingeteilt werden.

Tenside

Derzeit umfassen die häufig verwendeten Tenside Fettsäuren, Phosphate und Polymere.

Fettsäuremodifikatoren besitzen an einem Ende der Molekülkette eine langkettige Alkylstruktur, ähnlich wie Polymere. Nach dem Prinzip der Ähnlichkeit können sie besser mit Polymermatrices kompatibel sein. Die polaren Gruppen, wie Carboxylgruppen, am anderen Ende des Moleküls können physikalisch oder chemisch an der Oberfläche anorganischer Materialien wie Nano-Calciumcarbonat adsorbieren.

Phosphate modifizieren Nano-Calciumcarbonat hauptsächlich durch Reaktion von Phosphat-Ionen mit Calcium-Ionen, um eine Phosphatschicht auf der Oberfläche zu bilden, die die Ölaffinität und hydrophobe Eigenschaften der Oberfläche verbessert.

Polymere modifizieren durch Kontrolle der Partikelgröße der Nanopartikel und Veränderung ihres Oberflächenzustands. Polymere, die Sulfon- oder Carboxylgruppen enthalten, können als Modifikatoren dienen und werden typischerweise in ionisierbaren Gruppenformen verwendet.

Koppelstoff

Koppelstoffe modifizieren, indem sie zwei verschiedene funktionelle Gruppen im Molekül verwenden, um entweder chemisch zu reagieren oder physikalisch mit den funktionellen Gruppen auf der Oberfläche von Calciumcarbonat zu verschmelzen, wodurch zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften verbunden werden. Dies bildet eine molekulare Brücke auf der Oberfläche von Nano-Calciumcarbonat und verbessert die Kompatibilität mit organischen Materialien.

Titanat- und Aluminatkoppelstoffe sind derzeit die am häufigsten verwendeten Koppelstofftypen zur Modifikation von Nano-Calciumcarbonat.

Polymere und Inorganika

Polymere modifizieren durch Adsorption auf der Oberfläche von Calciumcarbonat, wodurch eine physikalische oder chemische Adsorptionsschicht entsteht. Diese Schicht verleiht Ladungseigenschaften, verhindert Agglomeration und verbessert die Dispersion.

Anorganische Elektrolyte, als Modifikatoren, adsorbieren auf der Oberfläche von Nano-Calciumcarbonat.
Sie erhöhen signifikant den absoluten Wert des Oberflächenpotenzials von Nano-Calciumcarbonat. Gleichzeitig wird die Benetzbarkeit der Nano-Calciumcarbonat-Oberfläche mit Wasser verbessert, was teilweise die Aggregation im Wasser verhindert.

Gängige anorganische Elektrolytmodifikatoren umfassen Natriumaluminat, Natriumsilikat, Alaun und kondensierte Phosphate.

Fazit

Modifiziertes Calciumcarbonat-Pulver, als eine Industrie mit hohem technologischem Gehalt und Mehrwert, hat in mehreren Bereichen bedeutende Ergebnisse erzielt. Es verwandelt nicht-metallische anorganische Mineralressourcen in wirtschaftliche Vorteile und verbessert gleichzeitig die Qualität und Wettbewerbsfähigkeit der Produkte in verwandten Industrien.

Bei der Entwicklung funktionaler Calciumcarbonat-Füllstoffe sollten wir auf ihre Kosteneffektivität achten, um die Kosten für Kunststoffrohstoffe zu senken. Gleichzeitig sollten wir ihre Funktionalität und Umweltvorteile in Produkten erforschen, um vom Profitstreben zu einer neuen Ebene nachhaltiger Entwicklung überzugehen.

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