Почему карбонату кальция необходима модификация поверхности?

В качестве сырья используется немодифицированный карбонат кальция, а в качестве готового продукта — модифицированный карбонат кальция. Многие задаются вопросом: сам по себе карбонат кальция — это высококачественный и недорогой неорганический наполнитель, широко используемый в пластмассах, резине, покрытиях, строительных материалах, бумажной промышленности и других областях. Зачем нужна дополнительная модификация поверхности, увеличивающая производственные затраты? На самом деле, обычный карбонат кальция и модифицированный карбонат кальция никогда не были продуктами одного уровня. Необработанный природный карбонат кальция имеет множество недостатков, таких как сильная агломерация, плохая совместимость, склонность к дефектам продукции и ограниченная возможность добавления, что не позволяет удовлетворить потребности промышленного производства среднего и высокого класса.

I. Основной принцип модификации карбонатом кальция

Карбонат кальция представляет собой типичный неорганический полярный порошок с большим количеством гидрофильных групп на поверхности первичных частиц, а его основной характеристикой являются гидрофильные и олеофобные свойства. Подавляющее большинство промышленных субстратов, таких как пластмассы, резина, смолы и клеи для покрытий, изготавливаются из органических материалов на масляной основе. Модификация поверхности карбоната кальция включает использование специализированных модификаторов, таких как стеариновая кислота, титанат и силановые связующие агенты, для образования органической активной тонкой пленки на поверхности частиц карбоната кальция посредством нанесения покрытия, химической связи, физической адсорбции и других методов.

II. Каковы недостатки карбоната кальция без модификации поверхности?

Многие недорогие изделия производятся с использованием обычного карбоната кальция, что часто приводит к таким проблемам, как растрескивание, потеря порошка, плохой блеск, отслоение пузырьков и низкая производительность, которые, по сути, вызваны дефектами немодифицированного порошка.

1. Чрезвычайно склонен к агломерации, низкая степень использования порошка. Чем выше тонкость помола и белизна карбоната кальция, тем выше поверхностная энергия и тем сильнее силы Ван дер Ваальса между частицами. Немодифицированный ультрадисперсный порошок кальция самопроизвольно агломерируется и не может быть равномерно диспергирован. В процессе производства создается впечатление, что используется высококачественный мелкодисперсный порошок, но на самом деле он агрегируется в крупные частицы, которые не только не заполняют пустоты, не повышают прочность и блеск, но и становятся примесями в продукте, напрямую влияя на его плоскостность и тонкость помола.

2. Масло и вода несовместимы, полностью отделяются от подложки. Природный карбонат кальция гидрофилен, но не олеофилен, и при смешивании с пластиком, смолой и лакокрасочными системами он не может прочно связываться с органическими подложками, что приводит к двухфазному расслоению. Порошок просто смешивается с подложкой, не образуя стабильной межфазной связи, подобно песку и клею, насильно смешанным, с крайне низкой вязкостью и стабильностью.

3. Высокое значение маслопоглощения увеличивает производственные затраты. Поверхность немодифицированных частиц карбоната кальция шероховатая, с множеством пустот и рыхлой укладкой, что приводит к, как правило, высоким значениям маслопоглощения. При производстве покрытий и пластмасс высокие значения маслопоглощения приводят к большому расходу смолы, добавок и масел, косвенно увеличивая затраты на сырье, одновременно снижая текучесть системы и влияя на эффективность обработки.

4. Низкая кислотостойкость и короткий срок службы изделия. Природный карбонат кальция обладает высокой химической активностью и склонен к реакциям со слабыми кислотами. Во влажной и кислой среде он склонен к образованию порошка, отслаиванию и старению, что значительно снижает атмосферостойкость и срок службы пластмассовых изделий и лакокрасочных материалов.

III. Модификация поверхности! Ключевая ценность повышения качества и эффективности карбоната кальция.

На первый взгляд, это кажется дополнительным процессом, но на самом деле он снижает затраты, улучшает качество, увеличивает производственную мощность и расширяет рынок. Это также основная причина, по которой все высокотехнологичные предприятия по производству порошковых материалов в стандартной комплектации используют модифицированные процессы.

1. Устраняет агломерацию и значительно улучшает диспергируемость модифицированного порошка карбоната кальция. Поверхностная энергия частиц значительно снижается, и между частицами образуется электростатическое отталкивание, что полностью решает проблему вторичной агломерации. Порошок может быть равномерно и мелкодисперсно диспергирован в органических системах, в полной мере используя преимущества наполнителя ультрадисперсного порошка, что делает текстуру продукта более тонкой и гладкой.

2. Преодолевается барьер совместимости и достигается глубокое слияние порошка и подложки с органическим покрытием модификатора. Один конец прочно связывается с неорганическими частицами карбоната кальция, а другой конец может идеально соединяться с органическими матрицами, такими как смола, резина и пластик. Два изначально несовместимых материала образуют стабильную структуру интерфейса, значительно улучшая прочность на растяжение, ударную вязкость, износостойкость и ударопрочность композитных материалов, полностью решая проблемы растрескивания изделий, потери порошка, расслоения и разрушения.

3. Снижение маслопоглощающей способности и эффективная экономия затрат на сырье. Модификация поверхности позволяет заполнить пустоты на поверхности частиц карбоната кальция, оптимизировать плотность упаковки порошка, уменьшить межчастичное трение и значительно снизить масло- и смолопоглощающую способность порошка. При том же количестве заполнителя можно сократить использование смолы, добавок и растворителей, тем самым снизив общую себестоимость производства; одновременно повышается текучесть суспензии, что делает производство и обработку более плавными и увеличивает производительность оборудования.

4. Улучшение устойчивости к атмосферным воздействиям и кислотам, продление срока службы изделия. Модифицированные частицы карбоната кальция полностью инкапсулированы органическим слоем, изолирующим от внешнего водяного пара, слабых кислот и окислительных сред, что значительно повышает химическую стабильность порошка. Применяется в наружных строительных материалах, антикоррозионных покрытиях, пластиковых трубах и других изделиях, значительно улучшая показатели старения, устойчивости к разрушению и коррозии, что существенно повышает качество и срок службы конечной продукции.

5. Увеличение количества наполнителя для достижения максимального снижения затрат. Немодифицированный карбонат кальция обладает плохой совместимостью, и его чрезмерное добавление может напрямую привести к ухудшению характеристик продукта, существенно ограничивая коэффициент наполнения. Модифицированный активированный карбонат кальция обладает высокой адаптивностью и может значительно увеличить коэффициент наполнения без снижения качества продукта, заменяя более дорогостоящее сырье из смолы. Он является основным наполнителем для снижения затрат и повышения эффективности в пластмассовой и лакокрасочной промышленности.

IV. Широкое применение в промышленности: основные сценарии применения модифицированного карбоната кальция.

Модификация поверхности — это не высокотехнологичная уловка, а необходимость для всей отрасли, охватывающая практически все основные этапы переработки карбоната кальция:

1. пластмассовая промышленность: Трубы, профили, пленки, пластиковые изделия из полиэтилена и ПВХ, улучшают прочность и блеск, снижают вероятность усадки и растрескивания;

2. Резиновая промышленность: шины, уплотнительные ленты, резиновые изделия, усиливают армирующий эффект, повышают износостойкость и устойчивость к старению;

3. Покрытия и чернила: покрытия для внутренних и наружных стен, промышленные краски, чернила, снижают маслопоглощение, улучшают тонкость пленки, укрывистость и устойчивость к атмосферным воздействиям;

4. Строительная промышленность: полимерная плитка, пластмассовые стальные материалы, искусственный камень, для повышения плотности и стабильности изделий;

5. Бумажная промышленностьУлучшает гладкость и белизну бумаги, уменьшает пылеобразование и повышает прочность бумаги.