輕質(zhì)碳酸鈣如何進(jìn)行表面改性？

目前，輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法主要是石灰石煅燒后再由碳化法生產(chǎn)碳酸鈣，作為一種化學(xué)合成法制取得產(chǎn)品，其原始粒徑十分細(xì)小，表面能高，處于熱力學(xué)非穩(wěn)定狀態(tài)，極易聚集成團(tuán)，從而影響實(shí)際使用效果。

       另外，由于碳酸鈣作為一種親水性惰性粉體，表面不存在與高聚物結(jié)合的活性基團(tuán)，因此必須作相應(yīng)的表面活性處理，降低表面能，增加表面活性基團(tuán)，提高與聚合物界面的濕潤(rùn)性及與聚合物的相互作用，活化指數(shù)的高低，直接影響到聚合物的物理性能。
       因此，碳酸鈣的分散、改性效果的好壞，直接影響到其使用價(jià)值和應(yīng)用領(lǐng)域。輕質(zhì)碳酸鈣的分散、改性技術(shù)作為碳酸鈣行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，其地位甚至超過(guò)了碳酸鈣本身的生產(chǎn)過(guò)程。
1、輕質(zhì)碳酸鈣濕法改性
      濕法活化是將活化劑加入到溶劑中（如水中），將碳酸鈣在其中進(jìn)行攪拌使其表面包覆，最后再進(jìn)行干燥，這一般在輕質(zhì)碳酸鈣或者納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)中完成。碳酸鈣顆粒經(jīng)濕法改性處理后，其表面能降低，即使經(jīng)壓濾、干燥后形成二次粒子，僅形成結(jié)合力較弱的軟團(tuán)聚，有效地避免了干法改性中因化學(xué)鍵氧橋的生成而導(dǎo)致的硬團(tuán)聚現(xiàn)象. 此法是傳統(tǒng)的碳酸鈣表面處理方法，適用于水溶性的表面活性劑，該法的優(yōu)點(diǎn)是包覆均勻，生產(chǎn)質(zhì)量高。但干燥需要控制一定的溫度和條件，有些表面處理劑不溶于水或在水中易分解，采用其它有機(jī)試劑又有成本和安全問(wèn)題。
（1）硬脂酸（鹽）
      硬脂酸（鹽）是碳酸鈣改性常用表面處理劑之一，屬于陰離子表面活性劑，分子一端長(zhǎng)鏈烷基的結(jié)構(gòu)和高分子結(jié)構(gòu)類似，為親油性基團(tuán)，因而與高分子基料有較好的相容性，另一端為羧基等水溶性極性基團(tuán)，可與碳酸鈣等無(wú)機(jī)填料表面發(fā)生物理、化學(xué)吸附。硬脂酸（鹽）改性碳酸鈣的具體反應(yīng)機(jī)理是在堿性條件下，ROOH-與Ca2+等組分發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸鈣沉淀物，包覆于碳酸鈣表面，使粒子的表面性質(zhì)由親水變?yōu)橛H油。
（2）磷酸鹽和縮合磷酸
      磷酸鹽等脂肪酸（酯）用于碳酸鈣的表面改性，是利用特殊結(jié)構(gòu)的多聚磷酸酯（ADDP）對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性后，碳酸鈣粒子表面疏水親油，在油中的平均團(tuán)聚粒徑減小，將改性的碳酸鈣填充于PVC塑料體系可顯著改善塑料的加工性能和力學(xué)性能。混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸鈉對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面處理，可以提高表面改性的效果。
（3）季胺鹽類
      季胺鹽類是一種陽(yáng)離子表面活性劑，它帶正電的一端通過(guò)靜電吸附在碳酸鈣表面，另一端可以和高聚物進(jìn)行交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳酸鈣的表面改性。
2、輕質(zhì)碳酸鈣干法改性
      干法改性是把碳酸鈣粉末放入高速混合機(jī)，再投入表面改性劑，借助混合機(jī)作用和一定的溫度使改性劑均勻的吸附于碳酸鈣粒子的表面，達(dá)到改性效果。干法改性工藝的關(guān)鍵技術(shù)要求為：快速的混合以利于偶聯(lián)劑均勻的包覆于碳酸鈣粒子表面，合適的溫度以利于反應(yīng)和吸附的進(jìn)行，碳酸鈣干燥不含水分以免偶聯(lián)劑先與水反應(yīng)，而不是和碳酸鈣表面的-OH反應(yīng)，影響改性效果。
      表面改性劑一般為偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性，是利用偶聯(lián)劑一端的基團(tuán)可以與碳酸鈣的表面發(fā)生反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合，而偶聯(lián)劑的另一端可以與有機(jī)高分子發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械纏繞，從而把碳酸鈣和有機(jī)高分子兩種性質(zhì)差異極大的材料緊密結(jié)合起來(lái)。目前市場(chǎng)上偶聯(lián)劑主要有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑和磷酸酯偶聯(lián)劑等。
      干法改性工藝加工過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)設(shè)備投資和生產(chǎn)成本較低，出料后可直接進(jìn)行包裝，但與濕法比較，活化度欠佳，且很難對(duì)一次粒徑的碳酸鈣顆粒進(jìn)行均勻的表面包覆，因此，干法活化工藝目前適用于填料級(jí)的碳酸鈣改性處理，用于功能性納米碳酸鈣還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

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