Modificação superficial (ativação) do talco e sua aplicação em plásticos e revestimentos
O talco é um silicato hidratado com fórmula química 3MgO·4SiO2·H2O. O seu formato de cristal pode ser em flocos, folhas, agulhas e blocos.
A estrutura do talco puro consiste numa camada de brucite (hidróxido de magnésio, MgO·H2O) comprimida entre duas camadas de sílica, com as camadas empilhadas uma sobre a outra e camadas adjacentes de talco ligadas por fracas forças de van der Waals. Quando o cisalhamento é aplicado, as camadas podem deslizar facilmente umas contra as outras.
O talco é inerte à maioria dos reagentes químicos, não se decompõe quando em contacto com ácidos, é um mau condutor de eletricidade, tem baixa condutividade térmica e elevada resistência ao choque térmico, e não se decompõe quando aquecido a 900ºC.
Estas excelentes propriedades do talco tornam-no um bom enchimento e são amplamente utilizados nas áreas de plásticos e revestimentos, mas a superfície hidrofílica do talco limita a sua aplicação em algumas áreas hidrofóbicas. Para melhorar ainda mais o seu desempenho e ampliar as suas áreas de aplicação, é necessária a modificação da superfície.
1. Métodos de modificação de superfície e modificadores normalmente utilizados para o talco
(1) Modificadores de superfície normalmente utilizados para talco
Para tornar o talco melhor ligado aos polímeros, existem dois tipos principais de modificadores utilizados atualmente para a modificação:
Agentes de acoplamento: principalmente titanatos, aluminatos, silanos e ácidos esteáricos. Os titanos são mais comumente usados. A sua estrutura molecular é R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n, onde R´O- pode reagir com a estrutura química da superfície da carga, R é um grupo emaranhado de cadeia longa com uma estrutura gordurosa ou aromática, que pode melhorar a compatibilidade entre o polímero e o enchimento, e Y é um grupo reativo ativo que pode reticular ou ligar-se no sistema de enchimento de polímero.
Tensoativos: principalmente dodecilbenzeno sulfonato de sódio, dodecil sulfonato de sódio, brometo de dodeciltrimetilamónio, cloreto de dodeciltrimetilamónio, olefina sulfonato de sódio, etc., que têm o mesmo efeito que os agentes de acoplamento na melhoria da compatibilidade entre polímeros e cargas, mas o seu mecanismo de ligação à superfície da carga é diferente da dos agentes de acoplamento.
(2) Métodos de modificação da superfície do pó de talco
Modificação do revestimento superficial: Cobrir a superfície das partículas com tensioactivos para conferir novas propriedades às partículas é um método comum nos dias de hoje.
Método mecanoquímico: Um método de modificação que utiliza esmagamento, fricção e outros métodos para aumentar a atividade superficial. Este método consiste em esmagar e esfregar partículas relativamente grandes para as tornar mais pequenas.
Modificação externa do filme: Um método de revestir uniformemente uma camada de polímero na superfície das partículas para alterar as propriedades superficiais das partículas. Para o pó de talco, pode ser primeiro triturado e ativado, depois adsorvido com tensioativos sob certas condições e depois adsorvido com monómeros através de tensioativos e, finalmente, os monómeros sofrem polimerização para obter o efeito de revestimento superficial.
Modificação ativa local: Utilize reações químicas para formar diferentes grupos funcionais na superfície das partículas para atingir o objetivo de modificação da superfície.
Modificação de superfície de alta energia: Utilize descarga de alta energia, raios ultravioleta, raios de plasma, etc. Este método utiliza a enorme energia gerada por descargas de alta energia, raios ultravioleta, raios de plasma, etc. Melhore a compatibilidade de partículas e polímeros.
Modificação da reação de precipitação: modificação utilizando reação de precipitação. Este método utiliza o efeito de precipitação para revestir a superfície das partículas de forma a obter o efeito de modificação.
2. Aplicação de pó de talco na zona dos plásticos
O pó de talco enche os plásticos para melhorar a rigidez, a estabilidade dimensional e a lubricidade dos produtos, evitar a fluência a alta temperatura, reduzir o desgaste nas máquinas de moldagem e fazer com que o polímero melhore a dureza e a resistência à fluência através do enchimento, enquanto a resistência ao impacto permanece basicamente inalterada. Se for manuseado adequadamente, pode melhorar a resistência ao choque térmico dos polímeros, melhorar o encolhimento da moldagem dos plásticos, o módulo elástico de flexão e a resistência ao escoamento à tração dos produtos.
Aplicação em materiais PP: Esta aplicação é a mais estudada e a mais utilizada. É agora amplamente utilizado em peças automóveis, tais como pára-choques automóveis, peças periféricas de motores, peças de ar condicionado, painéis, faróis, chassis, pedais e outras peças.
Aplicação em automóveis: Os materiais PP possuem uma vasta gama de fontes, baixa densidade e podem ser modificados para melhorar as suas propriedades físicas e químicas. Pode reduzir custos, reduzir o peso e reduzir o consumo de combustível sem reduzir as propriedades mecânicas. Por exemplo, o ventilador de arrefecimento automóvel injetado com materiais PP preenchidos com pó de talco não só é leve e com baixo ruído, como também melhora a eficiência do arrefecimento.