تتكون كربونات الكالسيوم الخفيفة من طرق المعالجة الكيميائية. لأن حجم الترسيب (2.4-2.8 مل / جم) أكبر من حجم الترسيب (1.1-1.9 مل / جم) من كربونات الكالسيوم الثقيلة المنتجة بالطرق الميكانيكية. صيغته الكيميائية هي CaCO₃ ، والتي تتفاعل مع جميع الأحماض القوية لتكوين أملاح الكالسيوم المقابلة (مثل كلوريد الكالسيوم CaCl2) ، وفي نفس الوقت ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون. عند درجة حرارة (25 ℃) ، يكون ناتج تركيز كربونات الكالسيوم الخفيف في الماء 8.7 / 1029 وقابلية الذوبان 0.0014. قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول المائي الخفيف من كربونات الكالسيوم هي 9.5 إلى 10.2 ؛ قيمة الرقم الهيدروجيني لمحلول مائي كربونات الكالسيوم الخفيف المشبع بالهواء 8.0-8.6 ؛ كربونات الكالسيوم الخفيفة غير سامة ، عديم الرائحة ، غير مهيجة ، عادة بيضاء ، بكثافة نسبية 2.7-2.9 ؛ حجم الترسيب أعلى من 2.5 مل / جم ، ومساحة السطح المحددة حوالي 5 ميكروغرام / جم.

خصائص كربونات الكالسيوم

مسحوق أبيض أو كريستال عديم اللون ، عديم الرائحة ، لا طعم له. يتحلل إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون عند 82.5 ℃. قابل للذوبان في حمض مخفف وينبعث منه ثاني أكسيد الكربون ، غير قابل للذوبان في الكحول. هناك نوعان من البلورات ، أحدهما أراجونيت معيني الشكل والآخر كالسيت سداسي الشكل. الكالسيت مزعج.

أ. للجسيمات أشكال منتظمة ويمكن اعتبارها مساحيق أحادية الانتشار ، ولكن يمكن أن تكون بأشكال مختلفة ، مثل المغزل والمكعب والإبرة والسلسلة والكرة والرقائق والعمود الرباعي الزوايا. يمكن تحضير هذه الأشكال المختلفة من كربونات الكالسيوم من خلال التحكم في ظروف التفاعل.

ب. توزيع حجم الجسيمات ضيق.

ج. حجم الجسيمات صغير ، ومتوسط حجم الجسيمات بشكل عام هو 1-3 ميكرومتر. لتحديد متوسط حجم الجسيم من كربونات الكالسيوم الخفيفة ، يمكن استخدام حجم جسيم المحور القصير في حجم الجسيم ثلاثي المحاور كحجم جسيم تمثيلي ، ثم متوسط حجم الجسيمات كمتوسط حجم الجسيمات. بالإضافة إلى الوصف أدناه ، يشير متوسط حجم الجسيمات إلى متوسط حجم جسيم المحور الصغير.

تتميز كربونات الكالسيوم الخفيفة بحجم جسيم صغير وطاقة سطحية عالية. تتسبب القوى بين الجزيئات ، والتفاعلات الكهروستاتيكية ، والروابط الهيدروجينية ، وجسور الأكسجين ، وما إلى ذلك في تكتل جزيئات كربونات الكالسيوم بسهولة ، أو أنها ستؤثر على تأثير الاستخدام الفعلي ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن سطح كربونات الكالسيوم محب للماء ، والقوي -OH ، وهو قلوي ، هو نوع من المسحوق المحب للماء ، والذي يتشتت بشكل غير متساو في البوليمر العالي. لذلك ، يجب تعديل سطحه في التطبيق لتقليل الطاقة السطحية ، وزيادة المجموعات السطحية النشطة ، وتحسين قابلية البلل للواجهة مع البوليمر والتفاعل مع البوليمر.

تتأثر الخصائص الفيزيائية للبوليمر بدرجة التنشيط ، ولا ترتبط درجة التنشيط بالمُعدِّل فقط ، ولكن النقطة الأساسية هي ما إذا كانت جزيئات كربونات الكالسيوم مشتتة حقًا. لذلك ، تؤثر درجة تشتت كربونات الكالسيوم ونوعية تأثير التعديل بشكل مباشر على قيمة استخدامها ومجالات التطبيق.

مقدمة موجزة لتعديل سطح كربونات الكالسيوم

طريقة تعديل سطح كربونات الكالسيوم هي طلاء كيميائي بشكل أساسي ، مدعوم بالكيمياء الميكانيكية ؛ تشتمل المعدلات السطحية المستخدمة على حمض دهني (ملح) ، وعامل اقتران تيتانات ، وعامل اقتران ألومينات ، وعامل اقتران ملح حمض ألومينات الزركونيوم ، وبولي بروبيلين أتاكتيك ، وشمع بولي إيثيلين ، إلخ.

عملية التعديل المستمر لسطح كربونات الكالسيوم

يجب إجراء تعديل السطح بمساعدة المعدات. معدات تعديل السطح شائعة الاستخدام هي آلة تعديل سطح المسحوق المستمر من نوع SLG ، خلاط التسخين عالي السرعة ، مطحنة دوامة وآلة تعديل التميع.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على تأثير تعديل السطح لكربونات الكالسيوم هي: التنوع والجرعة واستخدام معدل السطح (صيغة معدل السطح) ؛ درجة حرارة تعديل السطح ووقت الإقامة (عملية تعديل السطح) ؛ تعديل سطح العوامل ودرجة تشتت المواد ، وما إلى ذلك ، من بينها ، تعتمد درجة تشتت المعدلات السطحية والمواد بشكل أساسي على مصانع تعديل السطح.

1. الكواشف المستخدمة بشكل شائع وعمليات التعديل الرطب

التنشيط الرطب هو إضافة منشط إلى مذيب (مثل الماء) ، وتقليب كربونات الكالسيوم فيه لتغطية السطح ، ثم تجفيفه في النهاية. يتم ذلك بشكل عام في مصنعي كربونات الكالسيوم الخفيفة أو كربونات الكالسيوم النانوية.

يتم تقليل الطاقة السطحية لجزيئات كربونات الكالسيوم بعد معالجة التعديل الرطب. حتى إذا تم تشكيل الجسيمات الثانوية بعد الترشيح بالضغط والتجفيف ، فإن التكتلات اللينة فقط مع قوة الربط الضعيفة ، والتي تتجنب بشكل فعال جسور الأوكسجين الرابطة الكيميائية تسبب تكتلًا صعبًا في التعديل الجاف. هذه الطريقة هي طريقة تقليدية لمعالجة سطح كربونات الكالسيوم ، وهي مناسبة للمواد الخافضة للتوتر السطحي القابلة للذوبان في الماء. مزايا هذه الطريقة هي الطلاء الموحد وجودة الإنتاج العالية. ومع ذلك ، يجب التحكم في درجات حرارة وظروف معينة للتجفيف. بعض عوامل معالجة الأسطح غير قابلة للذوبان في الماء أو تتحلل بسهولة في الماء. استخدام العوامل العضوية الأخرى له مشاكل تتعلق بالتكلفة والسلامة.

(1) حامض دهني (ملح) خافض للتوتر السطحي

عامل الفاعل بالسطح حامض دهني (ملح) هو أحد عوامل المعالجة السطحية الشائعة لتعديل كربونات الكالسيوم. إنه ينتمي إلى السطحي أنيوني. يشبه هيكل مجموعة ألكيل طويلة السلسلة في أحد طرفي الجزيء بنية البوليمر. إنها مجموعة محبة للدهون ، لذلك فهي تختلف عن المواد ذات القاعدة الجزيئية العالية التي تتمتع بتوافق جيد ، والطرف الآخر عبارة عن مجموعة قطبية قابلة للذوبان في الماء ، مثل مجموعة الكربوكسيل ، والتي يمكن أن تمتص جسديًا وكيميائيًا على سطح مواد مالئة غير عضوية مثل كربونات الكالسيوم.

آلية التفاعل المحددة لكربونات الكالسيوم المعدلة بحمض دهني (الملح) هي أنه في ظل الظروف القلوية ، يتفاعل ROOH مع Ca2 + ومكونات أخرى لتكوين رواسب الكالسيوم الأحماض الدهنية ، والتي يتم تغليفها على سطح كربونات الكالسيوم ، بحيث تكون خصائص السطح يتم تغيير الجسيمات من تقارب الماء يصبح محبة للدهون.

أفاد يو لينهاي وفريقه باستخدام محلول تصبن ستيرات الصوديوم كوسيط لتحضير مركب كربونات الكالسيوم عن طريق الترسيب المشترك. درس جين رويدي وفريقه التعديل في الموقع لكربونات الكالسيوم بواسطة ستيرات الصوديوم. في وجود معدل ، تم تحضير كربونات الكالسيوم المعدلة من هيدروكسيد الكالسيوم من خلال الكربنة ، مما يشير إلى أن الكراهية للماء ناتجة عن مزيج من ستيرات الصوديوم في شكل روابط أيونية. على سطح كربونات الكالسيوم ، تتشكل ستيرات الكالسيوم غير القابلة للذوبان.

(2) الفوسفات والمواد الخافضة للتوتر السطحي لحمض الفوسفوريك

تستخدم الفوسفات والأحماض الدهنية الأخرى (الإسترات) لتعديل سطح كربونات الكالسيوم. بعد إجراء التعديل السطحي لكربونات الكالسيوم بواسطة البولي فوسفات (ADDP) بهيكل خاص ، يكون سطح جزيئات كربونات الكالسيوم كارهًا للماء ومحبة للدهون. يتم تقليل حجم الجسيمات المتكتلة ، ويتم تعبئة كربونات الكالسيوم المعدلة في نظام البلاستيك PVC لتحسين الخواص الميكانيكية والمعالجة بشكل كبير للبلاستيك. يمكن أن يؤدي الاستخدام المختلط لحمض دهني وسلفونات دوديسيل بنزين الصوديوم للمعالجة السطحية لكربونات الكالسيوم الخفيفة إلى تحسين تأثير تعديل السطح.

(3) خافضات التوتر السطحي لملح الأمونيوم الرباعي

ملح الأمونيوم الرباعي هو عامل خافض للتوتر السطحي كاتيوني. يتم امتصاص نهايته المشحونة إيجابياً كهربائياً على سطح كربونات الكالسيوم ، ويمكن ربط الطرف الآخر بالبوليمرات لتعديل سطح كربونات الكالسيوم.

استخدم Zhang Zhihong وآخرون نوعًا جديدًا من خافض التوتر السطحي الموجب سيتيل ثنائي ميثيل أليل كلوريد الأمونيوم (CDAAC) لتعديل كربونات الكالسيوم عضوياً ، وتم استخدام المنتج المعدل كمواد مالئة للمطاط وحقق نتائج جيدة.

2. عوامل وعمليات التعديل الجاف شائعة الاستخدام

عملية التعديل الجاف هي وضع مسحوق كربونات الكالسيوم في الخلاط عالي السرعة ، ثم وضع معدل السطح. بمساعدة الخلاط ودرجة حرارة معينة ، يمكن امتصاص المعدّل بشكل موحد على سطح جزيئات كربونات الكالسيوم لتحقيق تأثير التعديل.

المتطلبات التقنية الرئيسية لعملية التعديل الجاف هي: الخلط السريع لتسهيل الطلاء الموحد لعامل التوصيل على سطح جزيئات كربونات الكالسيوم ، ودرجة حرارة مناسبة لتسهيل التفاعل والامتصاص ، وتجفيف كربونات الكالسيوم بدون رطوبة لتجنب عامل الاقتران ، تفاعل مع الماء أولاً ، وليس مع -OH على سطح كربونات الكالسيوم ، مما سيؤثر على تأثير التعديل.

يعد معدل السطح بشكل عام عامل اقتران. عامل الاقتران يعدل سطح كربونات الكالسيوم. يمكن أن تتفاعل المجموعة الموجودة في أحد طرفي عامل التوصيل مع سطح كربونات الكالسيوم لتشكيل رابطة كيميائية قوية. يمكن لعامل اقتران الطرف الآخر من البوليمر أن يخضع لتفاعل كيميائي معين أو تشابك ميكانيكي مع البوليمر العضوي ، وبالتالي يجمع عن كثب مادتين بخصائص مختلفة للغاية ، كربونات الكالسيوم والبوليمر العضوي. في الوقت الحاضر ، تشتمل عوامل التوصيل الموجودة في السوق بشكل أساسي على عوامل اقتران التيتانات وعوامل اقتران الألومينات وعوامل اقتران البورات وعوامل اقتران الفوسفات.

(1) عامل اقتران تيتان

الظاهر هو تدفق عملية تعديل طلاء السطح الجاف باستخدام عامل اقتران تيتانات. معدات التعديل عبارة عن خلاط تسخين عالي السرعة.

من أجل تحسين توحيد التفاعل بين عامل اقتران التيتانيوم وكربونات الكالسيوم ، تُستخدم المذيبات الخاملة مثل البارافين السائل (الزيت الأبيض) ، والإيثر البترولي ، وزيت المحولات ، والإيثانول المطلق ، وما إلى ذلك بشكل عام للإذابة والتخفيف.

تعتمد كمية عامل اقتران التيتانيوم على حجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة لكربونات الكالسيوم ، بشكل عام 0.5٪ -3.0٪. يجب أن تكون درجة حرارة تجفيف كربونات الكالسيوم منخفضة قدر الإمكان تحت نقطة الوميض لعامل الاقتران ، بشكل عام 100-120 درجة مئوية. يتم خلط عامل اقتران التيتانيوم والمذيب الخامل وإضافتهما إلى الخلاط عالي السرعة في شكل رش أو إضافة قطرة ، والتي يمكن تشتيتها وخلطها بشكل أفضل مع جزيئات كربونات الكالسيوم لطلاء السطح الكيميائي.

إذا تم استخدام معدات تعديل السطح المستمر ، مثل معدل سطح المسحوق المستمر SLG ، فليس من الضروري تخفيف عامل اقتران التيتانيوم بالمذيب مسبقًا.

كربونات الكالسيوم المعالجة بعامل اقتران تيتانات لها توافق جيد مع جزيئات البوليمر. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن عامل اقتران التيتانيوم يمكن أن يشكل جسرًا جزيئيًا بين جزيئات كربونات الكالسيوم وجزيئات البوليمر ، فإنه يعزز التفاعل بين البوليمرات العضوية أو الراتنجات وكربونات الكالسيوم ، ويمكن أن يحسن بشكل كبير المواد المركبة بالحرارة ، إلخ. الخصائص الميكانيكية ، مثل قوة التأثير وقوة الشد وقوة الانحناء والاستطالة.

بالمقارنة مع حشو كربونات الكالسيوم غير المعالج أو كربونات الكالسيوم المعالجة بحمض دهني (ملح) ، تم تحسين خصائص كربونات الكالسيوم المعدلة المطلية بسطح عامل اقتران تيتانات بشكل ملحوظ.

(2) عامل اقتران ألومينات

تم استخدام عوامل اقتران الألومينات على نطاق واسع في المعالجة السطحية لكربونات الكالسيوم ومعالجة المنتجات البلاستيكية المعبأة ، مثل PVC و PP و PE وحشو الماسترباتش. أظهرت الدراسات أن كربونات الكالسيوم الخفيفة المعالجة بالألومينات يمكن أن تقلل بشكل كبير من لزوجة نظام خليط كربونات الكالسيوم / البارافين السائل ، مما يشير إلى أن كربونات الكالسيوم المعدلة لها تشتت جيد في الوسائط العضوية.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لكربونات الكالسيوم المنشط بعد تعديل السطح تحسين الخصائص الميكانيكية لنظام مزيج CaCO3 / PP (البولي بروبلين) ، مثل قوة التأثير والمتانة.

(3) تعديل اقتران المركب

يعتمد نظام اقتران كربونات الكالسيوم على عامل اقتران كربونات الكالسيوم ، جنبًا إلى جنب مع عوامل معالجة السطح الأخرى ، وعوامل الربط المتشابك ، ومعدلات المعالجة للمعالجة التقنية الشاملة لسطح كربونات الكالسيوم.

يتم وصف عامل الاقتران والعوامل المساعدة المختلفة في نظام الاقتران المركب على النحو التالي:

وكيل اقتران تيتان.

حامض دهني. إن تأثير معالجة كربونات الكالسيوم بحمض دهني وحده غير مرضٍ. استخدام عامل الربط وحده لمعالجة كربونات الكالسيوم له تكلفة أعلى. يمكن أن يؤدي الجمع بين عامل اقتران حامض دهني وعامل اقتران التيتانات إلى تأثير تآزري أفضل. لا تؤثر إضافة حامض دهني أساسًا على تأثير اقتران عامل التوصيل. في الوقت نفسه ، يمكنها أيضًا تقليل كمية عامل التوصيل وتقليل تكاليف الإنتاج.

عامل تشابك بيسماليميد. في نظام عامل الربط المركب ، يمكن أن يؤدي استخدام عامل الربط المتقاطع إلى دمج الحشو غير العضوي وراتنج المصفوفة بإحكام من خلال تقنية الربط المتقاطع ، وزيادة تحسين الخصائص الميكانيكية للمادة المركبة. يصعب تحقيق ذلك باستخدام “Bai Yanhua” أو المعالجة السطحية لعامل اقتران التيتانيوم البسيط.

معدل المعالجة – راتينج 80 ، إلخ. تعد مُعدِّلات المعالجة المختلفة مركبات بوليمر بشكل أساسي. يمكن لمعدلات المعالجة أن تحسن بشكل كبير سيولة الذوبان وخصائص التشوه الحراري ولمعان سطح منتج الراتينج.

من أجل تغطية سطح كل جزيئات كربونات الكالسيوم بطبقة من جزيئات عامل الاقتران ، يمكن تغيير طريقة الرش أو التنقيط إلى غمس المستحلب ، ثم ترشيحها وتجفيفها وسحقها وعجنها بعامل تشابك وإضافات أخرى بسرعة عالية ( خلط) ، مشتتة بالتساوي.

باختصار ، المكونات الرئيسية لنظام اقتران مركب كربونات الكالسيوم هي كربونات الكالسيوم وعامل اقتران التيتان. لعب عامل اقتران التيتانيوم دورًا رئيسيًا. على هذا الأساس ، يمكن أن تؤدي إضافة عوامل التشابك ، والمواد الخافضة للتوتر السطحي ، ومعدلات المعالجة ، وما إلى ذلك إلى زيادة تعزيز النشاط السطحي لمواد حشو كربونات الكالسيوم ، وزيادة كمية الحشو ، وتحسين أداء المواد المركبة.

حشو كربونات الكالسيوم بعد تعديل الاقتران المركب عبارة عن مسحوق أبيض بكثافة 2.7-2.8 جم / سم 3 ، وقيمة pH من 7-8 ، وخصائص مسعورة جيدة.

كربونات الكالسيوم المعالجة بعامل اقتران (بما في ذلك كربونات الكالسيوم الخفيفة وكربونات الكالسيوم الثقيلة) ، بالإضافة إلى استخدامها كحشو وظيفي صلب من البولي فينيل كلوريد ، كما أنها تستخدم على نطاق واسع كمواد مالئة وأصباغ للمواد اللاصقة والأحبار والطلاء ، إلخ.

4. تعديل البوليمر

يمكن أن يؤدي تعديل سطح كربونات الكالسيوم بالبوليمرات إلى تحسين استقرار كربونات الكالسيوم في المرحلة العضوية أو غير العضوية (النظام). تشتمل هذه البوليمرات على أوليغومرات ، بوليمرات عالية وبوليمرات قابلة للذوبان في الماء ، مثل بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA) ، بولي إيثيلين جلايكول ، كحول بولي فينيل ، حمض بوليماليك ، حمض بولي أكريليك ، ألكوكسي ستيرين – بوليمرات ستايرين سلفونيك ، بولي بروبيلين ، بولي إيثيلين ، إلخ.

يمكن تقسيم عملية طلاء كربونات الكالسيوم المعدلة على سطح البوليمر إلى نوعين. يتم إذابة البوليمر في مذيب مناسب ، ثم يتم تعديل سطح كربونات الكالسيوم. عندما يتم امتصاص البوليمر تدريجيًا على سطح جزيئات كربونات الكالسيوم ، تتم إزالة المذيب لتشكيل طلاء. يتم امتصاص هذه البوليمرات على سطح جزيئات كربونات الكالسيوم لتشكيل طبقة امتصاص فيزيائية وكيميائية ، والتي يمكن أن تمنع جزيئات كربونات الكالسيوم من التكتل ، وتحسين التشتت ، وجعل كربونات الكالسيوم تتمتع باستقرار تشتت أفضل في التطبيقات.

حشو الدُفعات الرئيسية هو نوع جديد من حشو البلاستيك. تتمثل الطريقة في مزج الحشو والراتنج الماسترباتش بنسبة معينة ، وإضافة بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي ، والمرور من خلال الخلط عالي القص ، والبثق ، والتكوير لصنع حشو الماسترباتش. هذا النوع من حشو الدُفعات الرئيسية لديه تشتت جيد ، قوة ربط قوية مع الراتنج ، ذوبان منتظم ، كمية إضافة عالية ، تآكل ميكانيكي منخفض وتطبيق مريح. لذلك ، يتم استخدامه على نطاق واسع في الأشرطة ، والأكياس المنسوجة ، ومنتجات البولي إيثيلين المجوفة (الأنابيب ، والحاويات ، وما إلى ذلك) ، والأفلام ، وما إلى ذلك وفقًا لراتنجات المصفوفة المختلفة ، تشتمل حشوات الماسترباتش الشائعة بشكل أساسي على مادة كربونات الكالسيوم المصنوعة من البولي بروبيلين اللاصق ) ، بولي إيثيلين شمع كربونات الكالسيوم وحشو بولي إيثيلين كربونات الكالسيوم.

يتكون APP Masterbatch من كربونات الكالسيوم والبولي بروبيلين العشوائي كمواد خام أساسية ، مصاغة بنسب معينة ، ويتم إنتاجها من خلال الصهر الداخلي ، والتكرير المفتوح ، والتحبيب. يجب أن تخضع كربونات الكالسيوم لمعالجة تنشيط السطح قبل أن تتراكم مع مادة البولي بروبيلين العشوائية. تكون نسبة البولي بروبيلين غير المرتبط وكربونات الكالسيوم المنشط بشكل عام 1: 3-1: 10. من أجل تحسين خصائص المعالجة والقولبة للبولي بروبيلين اللاكتيكي ، يتم إضافة جزء من البولي بروبيلين متساوي التواجد أو جزء من البولي إيثيلين بشكل عام أثناء التشكيل. تحدد نسبة البولي بروبيلين غير المرتبط وكربونات الكالسيوم المنشط مستوى طلاء السطح لجزيئات كربونات الكالسيوم ، مما يؤثر في النهاية على جودة منتج APP Masterbatch.

في نظام الدُفعات الرئيسية APP ، يتم تغطية جزيئات كربونات الكالسيوم بواسطة مادة البولي بروبيلين غير النشطة ، أي أن جزيئات كربونات الكالسيوم مشتتة بالتساوي في مادة قاعدة البولي بروبيلين العشوائية. بافتراض أن جسيمات كربونات الكالسيوم عبارة عن جزيئات قياسية مكعبة أو كروية ذات أطوال جانبية أو أقطار 10 ميكرومتر و 50 ميكرومتر و 100 ميكرومتر ، على التوالي ، يمكن استخدام نسبة كتلة البولي بروبيلين العشوائي وكربونات الكالسيوم لحساب سطح كل جسيم من كربونات الكالسيوم المطلية بـ بولي عشوائي متوسط السماكة التخيلية للاكريليك. من الناحية النظرية ، كلما زادت كمية كربونات الكالسيوم المملوءة ، كان ذلك أفضل ، أي كلما كانت السماكة التخيلية أصغر ، كان ذلك أفضل. لكن السماكة الفعلية تعتمد على معدات العملية وظروف التشغيل.

باستخدام شمع البولي إيثيلين أو البولي إيثيلين بدلاً من مادة البولي بروبيلين العشوائية كمادة أساسية ومركب تعبئة كربونات الكالسيوم النشط ، يمكن تحضير حشو دفعة رئيسية من كربونات الكالسيوم وشمع البولي إيثيلين وحشو دفعة رئيسية من كربونات الكالسيوم من البولي إيثيلين.

5. تعديل البلازما والإشعاع

استخدام نظام بلازما التفريغ المتوهج المقترن بالحث واستخدام مزيج من الأرجون (Ar) والبروبيلين عالي النقاء (C3H6) كغاز معالجة بالبلازما لتعديل مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل (1250 شبكة) بواسطة بلازما منخفضة الحرارة. أظهرت النتائج أن حشو كربونات الكالسيوم Ar- Calcium المعالجة بالغاز المختلط C3H6 له التصاق واجهة جيدة بالبولي بروبيلين (PP) هذا بسبب وجود طبقة عضوية غير قطبية على سطح جزيئات كربونات الكالسيوم المعدلة ، مما يقلل من قطبية سطح جزيئات كربونات الكالسيوم ويحسن التوافق والتقارب مع البولي بروبيلين (PP).

6. تعديل السطح غير العضوي

يستخدم حمض الفوسفوريك المكثف (حمض الميتافوسفوريك أو حمض البيروفوسفوريك) لتعديل سطح مسحوق كربونات الكالسيوم ، والذي يمكنه التغلب على عيوب مقاومة الحمض الضعيفة وارتفاع درجة الحموضة السطحية لمسحوق كربونات الكالسيوم. الرقم الهيدروجيني للمنتج المعدل هو 5.0-8.0 (1.0-5.0 أقل مما كان عليه قبل المعالجة السطحية) ، وهو بالكاد قابل للذوبان في الأحماض الضعيفة مثل حمض الأسيتيك ، وله مقاومة أفضل للأحماض.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم إضافة كبريتات الزنك وزجاج الماء في عملية كربونات الكالسيوم لتعديل السطح. عندما يتم تطبيق المنتج الناتج على مطاط ستيرين بوتادين ، يمكن تحسين استطالة وقوة التمزق.

عملية التعديل الجاف بسيطة ، الاستثمار في معدات الإنتاج وتكاليف الإنتاج منخفضة ، ويمكن تعبئتها مباشرة بعد التفريغ. ومع ذلك ، مقارنة بالطريقة الرطبة ، فإن درجة التنشيط ليست جيدة ، ومن الصعب توحيد حجم الجسيمات الأولية لجزيئات كربونات الكالسيوم. لذلك ، فإن عملية التنشيط الجاف مناسبة حاليًا لمعالجة تعديل كربونات الكالسيوم بدرجة حشو ، وتحتاج إلى مزيد من التحسين لكربونات الكالسيوم النانوية الوظيفية.

تقييم تأثير تعديل كربونات الكالسيوم

يمكن تقسيم تقييم تأثير كربونات الكالسيوم المعدلة تقريبًا إلى فئتين: الطريقة المباشرة والطريقة غير المباشرة. تتمثل الطريقة غير المباشرة في دمج حشو كربونات الكالسيوم المعدل مع نظام التطبيق لتحديد أداء التطبيق لنظام التطبيق. تشير الطريقة المباشرة إلى تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية السطحية لكربونات الكالسيوم المعدلة ، مثل درجة التنشيط ، ومساحة السطح المحددة ، وقيمة امتصاص الزيت ، وكمية الطلاء ، وبنية السطح ، والتشكل.

(1) درجة التنشيط

تتميز الحشوات غير العضوية عمومًا بكثافة عالية نسبيًا ولها سطح محب للماء ، والذي يستقر بشكل طبيعي في الماء ، بينما يتغير سطح الحشوات غير العضوية التي تمت معالجتها بتعديل السطح من مادة محبة للماء إلى كارهة للماء. هذا النوع من الجسيمات الدقيقة الكارهة للماء يطفو في الماء دون أن يغرق بسبب التوتر السطحي الهائل. وفقًا لهذه الظاهرة ، تم اقتراح مفهوم درجة التنشيط ، والتي يمثلها ω.

ω = وزن الجزء العائم في العينة (جم) / الوزن الإجمالي للعينة (جم)
تعكس عملية تغيير ω من 0-100٪ درجة تنشيط سطح كربونات الكالسيوم المعدلة من صغير إلى كبير.

طريقة الاختبار على النحو التالي ، تزن حوالي 5 جم عينة ، بدقة 0.01 جم ، أضف 200 مل من الماء إلى قمع فاصل 250 مل ، رج للخلف وللأمام لمدة دقيقة واحدة بسرعة 120 مرة / دقيقة ، ضعها برفق على رف القمع ، ودعه يقف لمدة 20-30 دقيقة ، بعد التقسيم الطبقي الواضح ، ضع كربونات الكالسيوم الغارقة في بوتقة رمل زجاجية بوزن ثابت (دقيق حتى 0.001 جم) عند 105 ± 5 في وقت واحد ، قم بشفط المياه وتصفيتها ، وضعه في صندوق تجفيف بدرجة حرارة ثابتة جافًا إلى وزن ثابت عند 105 ± 5 ℃ ، بدقة 0.001 جم.

(2) مساحة محددة

بالإضافة إلى تحسين النشاط ، يمكن لعملية تعديل السطح أيضًا أن تمنع التكتل الثانوي بشكل فعال. تميل جزيئات كربونات الكالسيوم النانوية غير المعدلة إلى إنتاج تكتلات صلبة ، وتكون مساحة السطح المحددة صغيرة. بعد تعديل السطح ، يتم تحسين تكتل جزيئات كربونات الكالسيوم بشكل كبير ، وتزداد مساحة السطح المحددة بشكل كبير. كلما زادت مساحة السطح المحددة ، كان تشتت الجسيمات ودرجة تشتتها أفضل. وذلك لأن سطح جسيمات كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة مغطى بطبقة من المُعدِّل ، وتقل طاقة السطح ، مما يجعل الجسيمات في حالة مستقرة. حتى إذا كانت بعض الجسيمات متكتلة معًا ، فإن تكتلها المتبادل هو تكتل ناعم يسهل فتحه.

(3) قيمة امتصاص الزيت

ترتبط قيمة امتصاص الزيت بالحجم والتشتت ودرجة التجميع ومساحة السطح المحددة وخصائص السطح لجزيئات كربونات الكالسيوم. تعتبر قيمة امتصاص الزيت خاصية مهمة تؤثر على التطبيق العملي لكربونات الكالسيوم المعدلة ، خاصةً للطلاء والبلاستيك وصناعات الحبر. إذا كانت قيمة امتصاص الزيت كبيرة ، فستزداد اللزوجة عند استخدامها في صناعة الطلاء والحبر ، وسيزداد استهلاك الملدنات عند استخدامها في صناعة البلاستيك ، لذلك يجب أن تكون قيمة امتصاص الزيت منخفضة.