La modification de surface est une technique essentielle pour améliorer la performance des applications du carbonate de calcium. Elle améliore son adaptabilité, étend sa portée sur le marché et augmente son utilisation. La fonctionnalisation et la spécialisation domineront le développement futur du carbonate de calcium. La demande du marché pour divers produits de carbonate de calcium modifiés en surface et spécialisés devrait connaître une croissance significative.
Les 7 raisons de la modification de surface du carbonate de calcium
Améliorer la dispersibilité du carbonate de calcium
Le traitement ultrafin est une approche cruciale pour améliorer la qualité du carbonate de calcium. Cependant, à mesure que la taille des particules diminue, l'énergie de surface augmente, l'adsorption s'intensifie et l'agglomération devient plus sévère.
Grâce à la modification de surface, les modificateurs peuvent adsorber de manière directionnelle sur les surfaces du carbonate de calcium, conférant des caractéristiques de charge. En raison de la répulsion entre charges similaires, les particules de carbonate de calcium résistent à l'agglomération, obtenant une dispersion uniforme dans la matrice.
Améliorer la compatibilité du carbonate de calcium
La modification de surface améliore la compatibilité interfaciale et l'affinité entre le carbonate de calcium et les matrices organiques. Cela améliore les propriétés mécaniques des matériaux composites, tels que le caoutchouc ou les plastiques.
Par exemple, le carbonate de calcium traité avec des agents de couplage titanoates a une bonne compatibilité avec les molécules de polymère.
Les agents de couplage titanoates peuvent former des ponts moléculaires entre les molécules de carbonate de calcium et celles de polymère.
Cela renforce l'interaction entre le polymère organique ou la résine et le carbonate de calcium. Cela améliore considérablement les propriétés mécaniques des composites thermoplastiques, notamment la résistance à l'impact, la résistance à la traction, la résistance à la flexion et l'allongement.
Réduire l'absorption d'huile du carbonate de calcium
La modification de surface est une méthode importante pour réduire l'absorption d'huile des poudres. Après modification de surface, les particules de carbonate de calcium sont moins agglomérées et leur dispersion est améliorée. Les vides entre les particules sont réduits. En même temps, les molécules de modification couvrent la surface du carbonate de calcium. Cette couverture réduit les vides internes au sein des particules. De plus, cette couverture modifie les propriétés de surface du carbonate de calcium, en affaiblissant sa polarité de surface.
Le frottement entre les particules diminue, et la lubricité s'améliore. En conséquence, les particules se compactent plus étroitement, augmentant la densité apparente et réduisant la valeur d'absorption d'huile.
Étendre le marché d'application haut de gamme du carbonate de calcium
Le carbonate de calcium sans modification de surface a une mauvaise compatibilité, est sujet à l'agglomération et performe mal dans les applications. À mesure que l'utilisation augmente, ces inconvénients deviennent plus apparents.
Grâce à la modification de surface, le carbonate de calcium présente une bonne affinité interfaciale. L'absorption d'huile est réduite. Il peut être mieux utilisé dans des domaines haut de gamme tels que les plastiques, les revêtements, le caoutchouc, la papeterie, les mastics et les films respirants. Cela améliore la qualité du produit tout en réduisant davantage les coûts de production pour les entreprises.
Donner au carbonate de calcium des propriétés fonctionnelles supplémentaires
Le carbonate de calcium sans modification de surface ne peut être utilisé que comme un chargeur traditionnel, avec des domaines d'application et une utilisation limités. Cependant, grâce à la modification de surface, le carbonate de calcium se transforme en un modificateur multifonctionnel. Le carbonate de calcium recouvert de silice peut partiellement remplacer le noir de carbone blanc et compenser ses défauts dans certaines propriétés. Le carbonate de calcium léger recouvert de métaux peut améliorer des propriétés spécifiques des produits en caoutchouc. Les matériaux composites de carbonate de calcium recouverts de dioxyde de titane peuvent, dans une certaine mesure, remplacer le dioxyde de titane. Le carbonate de calcium traité avec des phosphates, aluminates, silicates ou sels de baryum peut être utilisé pour préparer du carbonate de calcium résistant à l'acide.
Augmenter la valeur ajoutée des produits à base de carbonate de calcium
Actuellement, il y a une surproduction de carbonate de calcium ordinaire en France, et la concurrence sur les prix des produits est intense. Après modification de surface, la performance du carbonate de calcium est considérablement améliorée, offrant une meilleure expérience utilisateur. Et le prix du produit augmente naturellement.
Aligner avec les tendances de développement de l'industrie du carbonate de calcium
La Commission nationale du développement et de la réforme (CNDR) a inscrit le carbonate de calcium de grade ordinaire comme un produit obsolète dans le Catalogue de guidance pour l'ajustement de la structure industrielle (Édition 2024).
Les efforts pour éliminer ces produits s'intensifieront dans les années à venir.
Cette politique clarifie la direction stratégique de la Chine pour l'industrie du carbonate de calcium :
- Éliminer les capacités de production à faible niveau, fragmentées.
- Encourager le développement de produits à traitement de précision comme le carbonate de calcium ultrafin et nanométrique.
34 applications du carbonate de calcium modifié
Après modification de surface, le carbonate de calcium sera mieux utilisé dans les domaines suivants.
Polychlorure de vinyle (PVC)
Comparé au carbonate de calcium ordinaire, les particules de carbonate de calcium modifié sont uniformément réparties dans leur état particulaire natif sans agglomération. Il possède une excellente compatibilité et dispersibilité avec la résine PVC. Il est facile à plastifier, ne colle pas aux rouleaux, et offre d'excellentes performances de traitement. Cela améliore l'efficacité du traitement. La résistance à la traction et l'allongement à la rupture du produit sont considérablement augmentés, ce qui donne de bonnes propriétés physiques et mécaniques.
Polypropylène (PP)
La modification de surface du carbonate de calcium léger avec l'agent de couplage éther homopolymère de polytétrahydrofuran (PTHF) peut réduire l'absorption d'huile du carbonate de calcium à 22% et l'angle de contact à 68,6°. Le carbonate de calcium modifié est rempli dans le polypropylène. Il se disperse bien dans le polypropylène. Il peut atténuer la diminution de la résistance à la traction dans une certaine mesure. L'allongement à la rupture du matériau composite atteint 28,47%, la résistance à l'impact atteint 6,7 kJ/m².
La résistance à l'impact atteint 6,7 kJ/m²
Polyéthylène haute densité (PEHD)
L'agent de couplage à l'aluminate est utilisé pour la modification mécanochimique du carbonate de calcium lourd.
L'agent de couplage à l'aluminate forme certaines interactions de liaison à la surface des particules de carbonate de calcium.
Après modification, la dispersion des particules de carbonate de calcium est considérablement améliorée.
À mesure que la quantité de carbonate de calcium modifié augmente dans le polyéthylène haute densité (PEHD).
La perte d'usure et le travail de friction du matériau composite diminuent, et ses performances anti-friction s'améliorent.
Lorsque la quantité est de 8 phr, le matériau composite présente les meilleures propriétés mécaniques. La résistance à la traction et la résistance à l'impact ont augmenté respectivement de 4,46% et 24,57%.
Polyéthylène basse densité (PEBD)
L'acide stéarique (1.5%) et l'aluminate DL-411 (0.5%) ont été utilisés pour modifier le carbonate de calcium.
L'indice d'activation du carbonate de calcium modifié est de 99.71%. La valeur d'absorption d'huile est de 46,19 mL/100g. Le volume de sédimentation final est de 2,3 mL/g. La viscosité d'un mélange de 10g de carbonate de calcium modifié et 100mL de paraffine liquide est de 4,4 Pa·s.
Lorsque le carbonate de calcium modifié est rempli dans du polyéthylène basse densité (PEBD), et que la teneur en carbonate de calcium modifié est de 10%, le matériau composite présente de bonnes propriétés mécaniques.
Plastique ABS
Après modification de surface, le nano-carbonate de calcium montre une dispersion améliorée dans les milieux organiques, avec sa surface passant d'hydrophile à lipophile. Lorsqu'il est utilisé dans la résine ABS, il améliore les propriétés mécaniques de la résine ABS, telles que la résistance à l'impact, la résistance à la traction, la dureté de surface, la résistance à la flexion, ainsi que les propriétés thermiques comme la température de déformation sous chaleur.
Polyester (PBAT)
La modification de surface du carbonate de calcium est réalisée par une méthode de revêtement avec un agent de couplage à double couche. Le carbonate de calcium modifié peut être rempli jusqu'à 50%, et le matériau composite présente de bonnes propriétés mécaniques globales. Dans le matériau composite, les particules de carbonate de calcium modifié sont complètement impregnées et enrobées par la matrice de résine PBAT, sans dissolution. En même temps, la fluidité mutuelle entre les deux est améliorée.
EPDM réticulé par radiation
La modification in situ du carbonate de calcium est effectuée à l'aide d'un agent de couplage ester de titane (105) avec des groupes fonctionnels insaturés. La dispersion du carbonate de calcium modifié est améliorée. Dans l'EPDM réticulé par radiation, la surface du carbonate de calcium modifié réagit chimiquement avec l'EPDM via des groupes d'acide oléique. Cela a permis au carbonate de calcium de participer au réseau de réticulation de l'EPDM. En conséquence, la résistance à la traction, la contrainte à l'allongement de 100% et la dureté Shore A du matériau composite ont été améliorées. Le carbonate de calcium a montré des propriétés de renforcement dans l'EPDM réticulé par radiation.
Acide polylactique (PLA)
Le carbonate de calcium a été modifié en surface avec un agent de couplage. Cela a augmenté la surface spécifique du carbonate de calcium. En conséquence, la zone de contact avec la matrice a été agrandie.
Sous contrainte, davantage de stries argentées et de zones de déformation plastique ont été générées.
Cela a absorbé une grande quantité d'énergie, réalisant ainsi le but de rendre le matériau plus résistant et plus dur.
Tissu enduit de PVC
Le carbonate de calcium lourd modifié peut améliorer la compatibilité du système de résine de pâte de chlorure de polyvinyle. Au même niveau d'utilisation que le carbonate de calcium lourd ordinaire, il peut atteindre une viscosité relativement faible.
Il renforce l'adhérence au tissu en polyester, réduisant la quantité d'adhésif nécessaire. En même temps, il améliore la sensation tactile du matériau de revêtement. Lorsque la quantité d'utilisation est augmentée de 40%, cela n'a pas d'effet négatif sur la performance de traitement du matériau, ses propriétés mécaniques ou sa performance de soudure thermique.
Tuyau d'incendie en PVC
Comparé au carbonate de calcium ordinaire, les particules de carbonate de calcium modifié sont réparties uniformément dans leur forme de particules native.
Elles ne s'agglomèrent pas, et certaines existent sous forme de nanoparticules.
Lorsqu'il est rempli dans des tuyaux de lutte contre l'incendie en PVC, cela améliore non seulement la performance de traitement du système, mais confère également au produit de meilleures propriétés physiques et mécaniques, réalisant un effet de durcissement et de renforcement.
Matériaux de câbles en PVC et masterbatch retardateur de flamme
Le carbonate de calcium lourd est modifié à l'aide d'aluminates, de titanates et d'acide stéarique en tant qu'agents de couplage. Ce chargeur composite modifié à base de carbonate de calcium lourd est ensuite utilisé pour préparer des compounds de câbles en PVC et des masterbatches retardateurs de flamme, présentant d'excellentes performances. L'utilisation de modificateurs composites deviendra l'une des tendances clés dans la modification de la surface du carbonate de calcium lourd.
Polyétheréthercétone
Les filaments de calcium-carbone sont modifiés avec du polyaryléthercétone hyperbranché sulfoné.
Cela améliore la dispersion des filaments de carbonate de calcium dans la matrice.
Cela renforce l'interaction entre les deux phases.
Cela réduit également la viscosité de fusion du matériau composite dans la plage de température de traitement.
En même temps, le matériau composite résultant affiche une amélioration du module d'Young, du module de flexion et de la ténacité.
film plastique
Le carbonate de calcium a une large gamme d'applications dans les films. Après traitement de surface, le carbonate de calcium se combine généralement avec la résine de base par adsorption de surface, enchevêtrement physique, forces de van der Waals et autres mécanismes. Cela permet une dispersion plus uniforme et améliore les propriétés du film.
Emballage alimentaire en plastique
Le nano-carbonate de calcium, en tant que charge ultra-fine dans les plastiques, possède des effets spéciaux dans la modification des performances du produit. Des études ont montré que les matériaux d'emballage alimentaire nano-possèdent des propriétés de barrière, antibactériennes et de conservation. Ces propriétés ont été appliquées dans l'emballage de bière, de boissons, de fruits, de légumes, de produits laitiers et d'autres aliments. Pour obtenir une bonne dispersion et une petite taille de particule du chargeur, il est nécessaire d'atténuer ou de réduire l'énergie de surface du nanomatériau. Actuellement, des méthodes de dispersion mécanique sont couramment utilisées, ou des dispersants et traitements de séchage sont appliqués.
Membrane respirante
Le film respirant est fabriqué en mélangeant environ 50 % de carbonate de calcium spécial avec un support en PE ou PP.
Il est ensuite extrudé en un film et orienté selon un certain rapport d'étirement.
Il est largement utilisé dans les films adhésifs médicaux, les vêtements chirurgicaux, les gants médicaux, les serviettes hygiéniques, les couches pour bébés, les draps jetables, les films étirables, les films composites et les sacs d'emballage pour aliments cuits.
Le carbonate de calcium modifié en surface présente des propriétés hydrophobes meilleures que prévu, une excellente dispersibilité et une stabilité thermique.
Ces caractéristiques le rendent adapté à la production de films respirants.
Mastic silicone à vulcanisation à température ambiante (RTV) à un composant
La modification de surface du carbonate de calcium ultrafin est réalisée à l'aide d'un agent de couplage silane. Le carbonate de calcium modifié montre un bon effet de renforcement dans les mastics, avec une résistance à la traction de 0,57 MPa et une élasticité maximale à la rupture de 159,601 %.
Mastic polyurethane
Le carbonate de calcium modifié par copolymérisation de méthacrylate de methyl (MMA) avec un agent de couplage au silane KH570 présente un angle de contact avec l'eau de 60° et une valeur de sédimentation de 1,36 ml/g. Le carbonate de calcium modifié montre une bonne dispersion dans le polyuréthane et adopte un comportement thixotrope lorsqu'il est mélangé avec du polyuréthane. De plus, il améliore les propriétés mécaniques du polyuréthane de manière supérieure au carbonate de calcium non modifié.
Mastic Silicone
Le carbonate de calcium nanométrique peut partiellement remplacer le noir de carbone blanc en tant que charge pour le caoutchouc silicone. Il constitue une matière première principale pour le caoutchouc silicone. Le carbonate de calcium nanométrique agit à la fois comme charge et comme améliorant pour le caoutchouc silicone. Il peut réduire considérablement le coût des produits et améliorer leur performance de traitement. Il augmente fortement la résistance à la traction, la résistance à la déchirure et d'autres propriétés mécaniques du caoutchouc. En contrôlant la forme cristalline, la taille des particules et le traitement de surface du carbonate de calcium nanométrique, les produits peuvent atteindre d'excellentes performances thixotropes et anti-affaissement.
Produits en Caoutchouc
Le carbonate de calcium actif modifié en surface a un effet renforçateur dans le caoutchouc. Sa performance de renforcement est comparable à celle du noir de carbone blanc. Il est couramment utilisé comme agent de renforcement pour des produits en caoutchouc blancs, clairs ou colorés. Il peut être utilisé dans la production de caoutchouc pour couche tampon de pneus, chambres à air, pneus de vélo, caoutchouc pour tapis de convoyeur, tuyaux, produits en ruban de caoutchouc et chaussures en caoutchouc. Il convient également au caoutchouc naturel, au SBS et au latex. L'effet de renforcement dans le SBS est significatif, et ses performances de coloration sont également bonnes.
Caoutchouc Naturel et Caoutchouc Vulcanisé
La phloroglucinol et l'hexaméthylènetétramine sont utilisés pour modifier le carbonate de calcium. La vulcanisate de caoutchouc naturel modifiée au carbonate de calcium montre une amélioration significative des propriétés mécaniques par rapport à la vulcanisate de caoutchouc naturel non modifiée. La résistance à la rupture en traction de la vulcanisate de caoutchouc naturel a augmenté de 130% par rapport au carbonate de calcium non modifié. La résistance à la traction a augmenté de 101%, et la résistance à la déchirure de 70%.
Caoutchouc Styrene-Butadiène (SBR)
Le carbonate de calcium modifié par polybutadiène carboxylé (CPB) en tant qu'agent de renforcement dans le SBR améliore considérablement les propriétés du caoutchouc vulcanisé. Par rapport au carbonate de calcium non modifié, la résistance à la traction augmente de 60%, la contrainte d'élongation à 300% augmente de 70%, et la résistance à la déchirure s'améliore de 30%.
Couche intérieure de pneu radial semi-acier
L'ajout de 40 parties de carbonate de calcium modifié à la couche intérieure des pneus radiaux semi-acier améliore l'étanchéité à l'air du composé de caoutchouc. Il a un effet minimal sur sa résistance à la flexion et sa performance de traitement. Selon les résultats des tests en usine, la couche imperméable à l'air avec 40 parties de carbonate de calcium modifié montre une amélioration de 30% de l'étanchéité à l'air par rapport à une couche imperméable standard. En même temps, le coût est réduit de 3,65 yuans/kg, et la performance à haute vitesse et la durabilité du pneu ne sont pas affectées.
Charge pour papier
Le carbonate de calcium modifié enrobé d'amidon est utilisé comme charge dans la fabrication du papier. Le carbonate de calcium modifié possède une forte résistance au cisaillement et un taux de rétention élevé. Cela entraîne une meilleure performance de résistance du papier. La diminution de la performance en résistance est considérablement ralentie.
Tabac reconstitué
Le hexaméthylènetétramine et l'acide citrique (dans un rapport 1:1) ont été utilisés pour modifier le carbonate de calcium.
Le carbonate de calcium modifié ajouté au tabac reconstitué a une teneur en cendres supérieure de 8,25% à celle du carbonate de calcium commercial. Les indicateurs de fumée conventionnels et les résultats de l'évaluation sensorielle sont meilleurs que ceux du carbonate de calcium commercial.
Revêtement en poudre
Le carbonate de calcium modifié agit comme cadre dans les revêtements en poudre. Il augmente l'épaisseur du film et améliore la résistance à l'abrasion et la durabilité du revêtement. En général, le carbonate de calcium modifié est moins cher que d'autres charges inorganiques. Par conséquent, il peut réduire le coût des revêtements en poudre. En même temps, il améliore le taux de prise de poudre et la couverture de pulvérisation.
Peinture à laque
Le carbonate de calcium nano-modifié est utilisé pour préparer de la peinture à laque contenant 43% PVC. La peinture avec carbonate de calcium nano-modifié présente une excellente douceur de surface, une densité élevée et une résistance significativement améliorée à la tache, au frottement et au vieillissement. Parmi les modificateurs, l'acide stéarique et le carbonate de calcium nano-modifié au sulfonate de sodium ont un impact important sur la résistance à la traction, tandis que l'acide stéarique et le carbonate de calcium nano-modifié au titanate améliorent considérablement la résistance à la tache et au frottement.
Revêtement électrophorétique
Le carbonate de calcium est modifié avec du fluorosilicate hydraté. Après modification, la surface du carbonate de calcium est recouverte d'un mélange amorphe de silice et de fluorure de calcium. Cela forme un film mince dense. Il améliore considérablement la résistance à l'acide du carbonate de calcium. Il peut être utilisé dans des revêtements électrophorétiques anodiques à faible acidité.
Primaire antichoc pour châssis automobile en PVC
Après modification avec des acides gras ou des sels d'acides gras, le carbonate de calcium avec des tailles de particules de 40 à 80 nm présente d'excellentes propriétés thixotropiques. Il est utilisé dans des primaires anti-chocs pour châssis automobile en PVC. Cela donne une bonne thixotropie et une contrainte de déformation à la rupture.
Encres
L'encre fabriquée avec du carbonate de calcium modifié a une bonne consistance et viscosité. Elle offre d'excellentes performances d'impression et sèche rapidement sans effets secondaires. En raison de sa petite taille de particules, elle présente une dispersion, une transparence, un brillant et une opacité supérieurs dans les produits d'encre. Elle possède également d'excellentes propriétés d'absorption et de séchage de l'encre. En conséquence, les produits imprimés sont fins et ont des points complets. Surtout avec l'utilisation généralisée de liants en résine dans l'encre, le carbonate de calcium modifié, avec sa stabilité exceptionnelle, a presque remplacé d'autres charges.
Dentifrice
Guangdong Lafa Personal Care Products Co., Ltd. utilise de la silice pour enrober des particules sphériques de carbonate de calcium micronisées. Cette modification de surface du carbonate de calcium en tant qu'abrasif pour dentifrice améliore sa compatibilité avec le fluorure. Avec la même valeur d'usure, le carbonate de calcium modifié ajouté au dentifrice montre une compatibilité avec le fluorure nettement améliorée.
Produits de soins personnels
L'ajout de carbonate de calcium actif à l'échelle nanométrique dans les cosmétiques rend le produit plus fin et plus lisse. En tant qu'additif, il est utilisé dans les poudres fixatrices pour réduire la brillance, améliorer l'adhérence à la peau et offrir une absorption modérée des huiles ainsi qu'une propriété anti-transpiration. Utilisé dans les poudres lissantes, il n'irrite pas la peau, offre une couleur uniforme et une certaine couvrance.
Granite artificiel
Le carbonate de calcium modifié en surface, avec une faible valeur d'absorption d'huile, est une matière première importante pour la production de pierre artificielle.
Poudre conductrice composite
Le carbonate de calcium modifié en surface améliore la résistance à l'acide dans des environnements acides. Le carbonate de calcium est ensuite combiné avec de la polyaniline pour préparer une poudre conductrice composite. Cela confère non seulement une bonne conductivité au carbonate de calcium, mais améliore également les défis de traitement et de moulage de la polyaniline pure. Il a de vastes perspectives d'application.
Huile lubrifiante
L'ajout de carbonate de calcium actif nano-modifié lors du processus de digestion réduit l'impact négatif des tensioactifs sur les huiles lubrifiantes. Il améliore la stabilité de dispersion du carbonate de calcium nano dans les huiles lubrifiantes, améliorant leurs propriétés anti-usure et de réduction de friction.
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