Какие агенты и способы обычно используются для модификации поверхности легкого карбоната кальция?
Легкий карбонат кальция получают химическими методами. Потому что его объем осаждения (2,4–2,8 мл / г) больше, чем объем осаждения (1,1–1,9 мл / г) тяжелого карбоната кальция, полученного механическими методами. Его химическая формула - CaCO₃, который реагирует со всеми сильными кислотами с образованием соответствующих солей кальция (таких как хлорид кальция CaCl2) и в то же время выделяет углекислый газ. При температуре (25 ℃) продукт концентрации легкого карбоната кальция в воде составляет 8,7 / 1029, а растворимость составляет 0,0014; значение pH водного раствора легкого карбоната кальция составляет от 9,5 до 10,2; pH насыщенного воздухом водного раствора легкого карбоната кальция 8,0-8,6; Легкий карбонат кальция нетоксичен, не имеет запаха, не вызывает раздражения, обычно белого цвета, с относительной плотностью 2,7-2,9; объем осаждения составляет более 2,5 мл / г, а удельная поверхность составляет около 5㎡ / г.
Характеристики карбоната кальция
Белый порошок или бесцветный кристалл, без запаха, без вкуса. Он разлагается на оксид кальция и диоксид углерода при 82,5 ℃. Растворим в разбавленной кислоте и выделяет углекислый газ, не растворимый в спирте. Есть два вида кристаллов: один - ромбический арагонит, а другой - гексагональный ромбоэдрический кальцит. Кальцит вызывает раздражение.
(1) Частицы имеют правильную форму и могут рассматриваться как монодисперсные порошки, но они могут иметь различные формы, такие как веретено, куб, игла, цепочка, сфера, чешуйка и четырехугольный столбик. Эти различные формы карбоната кальция можно получить, контролируя условия реакции.
(2) Гранулометрический состав узкий.
(3) Размер частиц небольшой, средний размер частиц обычно составляет 1-3 мкм. Для определения среднего размера частиц легкого карбоната кальция размер частиц по короткой оси в трехосном размере частиц может использоваться в качестве репрезентативного размера частиц, а затем средний размер частиц в качестве среднего размера частиц. В дополнение к приведенному ниже описанию, средний размер частиц относится к среднему размеру частиц по малой оси.
Легкий карбонат кальция имеет небольшой размер частиц и высокую поверхностную энергию. Межмолекулярные силы, электростатические взаимодействия, водородные связи, кислородные мостики и т. Д. Заставляют частицы карбоната кальция легко агломерироваться, или в качестве наполнителя это повлияет на фактический эффект использования; Кроме того, поверхность карбоната кальция является гидрофильной. Сильный -ОН, который является щелочным, представляет собой своего рода гидрофильный порошок, который неравномерно диспергирован в высокомолекулярном полимере. Следовательно, его поверхность должна быть модифицирована при нанесении для уменьшения поверхностной энергии, увеличения поверхностно-активных групп и улучшения смачиваемости границы раздела с полимером и взаимодействия с полимером.
На физические свойства полимера влияет степень активации, и степень активации зависит не только от модификатора, но и ключевой момент - действительно ли диспергированы частицы карбоната кальция. Следовательно, степень дисперсности карбоната кальция и качество эффекта модификации напрямую влияют на его ценность использования и области применения.
Краткое введение в модификацию поверхности карбонатом кальция
Метод модификации поверхности карбоната кальция - это в основном химическое покрытие, дополненное механохимией; используемые модификаторы поверхности включают стеариновую кислоту (соль), титанатный связующий агент, алюминатный связующий агент, связующий агент на основе кислой соли алюмината циркония и атактический полипропилен, полиэтиленовый воск и т. д.
Непрерывный процесс модификации поверхности карбоната кальция
Модификацию поверхности следует проводить с помощью оборудования. Обычно используемым оборудованием для модификации поверхности является машина для непрерывной модификации поверхности порошка типа SLG, высокоскоростной нагревательный смеситель, вихревая мельница и машина для модификации флюидизации.
Основными факторами, влияющими на эффект модификации поверхности карбоната кальция, являются: разновидность, дозировка и использование модификатора поверхности (формула модификатора поверхности); температура модификации поверхности и время пребывания (процесс модификации поверхности); модифицирующие поверхность агенты и степень диспергирования материалов и т. д. Среди них степень диспергирования модификаторов поверхности и материалов в основном зависит от мельниц для модификации поверхности.
1. Обычно используемые реагенты и процессы для влажной модификации
Влажная активация заключается в добавлении активатора к растворителю (например, воде), перемешивании в нем карбоната кальция для покрытия поверхности и, наконец, ее сушки. Обычно это делают производители легкого карбоната кальция или нанокарбоната кальция.
Поверхностная энергия частиц карбоната кальция снижается после обработки влажной модификацией. Даже если вторичные частицы образуются после фильтрации под давлением и сушки, образуются только мягкие агломераты со слабой силой связывания, что эффективно предотвращает химические связи кислородных мостиков, вызывающих жесткую агломерацию в сухой модификации. Этот метод представляет собой традиционный метод обработки поверхности карбонатом кальция, который подходит для водорастворимых поверхностно-активных веществ. Преимущества этого метода - равномерное покрытие и высокое качество изготовления. Однако для сушки необходимо контролировать определенные температуру и условия. Некоторые агенты для обработки поверхности нерастворимы в воде или легко разлагаются в воде. Использование других органических веществ связано с проблемами затрат и безопасности.
(1) Поверхностно-активное вещество (соль) стеариновой кислоты.
Поверхностно-активное вещество (соль) стеариновой кислоты является одним из обычно используемых агентов для обработки поверхности для модификации карбоната кальция. Относится к анионным поверхностно-активным веществам. Структура длинноцепочечной алкильной группы на одном конце молекулы аналогична структуре полимера. Это липофильная группа, поэтому она отличается от высокомолекулярного основного материала, имеет хорошую совместимость, а другой конец представляет собой водорастворимую полярную группу, такую как карбоксильная группа, которая может физически и химически адсорбироваться на поверхности неорганических наполнителей, таких как как карбонат кальция.
Специфический механизм реакции карбоната кальция, модифицированного стеариновой кислотой (солью), заключается в том, что в щелочных условиях ROOH- реагирует с Ca2 + и другими компонентами с образованием осадков кальция жирных кислот, которые покрываются на поверхности карбоната кальция, так что поверхностные свойства частицы изменяются от аффинности. Вода становится липофильной.
Юэ Линьхай и его команда сообщили об использовании раствора для омыления стеарата натрия в качестве среды для получения композитного карбоната кальция путем соосаждения. Джин Руиди и его команда изучали модификацию карбоната кальция стеаратом натрия на месте. В присутствии модификатора модифицированный карбонат кальция получали из гидроксида кальция путем карбонизации, что указывает на то, что гидрофобность обусловлена комбинацией стеарата натрия в форме ионных связей. На поверхности карбоната кальция образуется нерастворимый стеарат кальция.
(2) Фосфатные поверхностно-активные вещества и конденсированная фосфорная кислота.
Фосфат и другие жирные кислоты (сложные эфиры) используются для модификации поверхности карбоната кальция. После того, как модификация поверхности карбоната кальция осуществляется полифосфатом (ADDP) с особой структурой, поверхность частиц карбоната кальция становится гидрофобной и липофильной. Размер агломерированных частиц уменьшается, и модифицированный карбонат кальция заполняет пластиковую систему ПВХ для значительного улучшения технологических и механических свойств пластика. Совместное использование стеариновой кислоты и додецилбензолсульфоната натрия для обработки поверхности легкого карбоната кальция может улучшить эффект модификации поверхности.
(3) ПАВ на основе четвертичных аммониевых солей.
Соль четвертичного аммония представляет собой катионное поверхностно-активное вещество. Его положительно заряженный конец электростатически адсорбируется на поверхности карбоната кальция, а другой конец может быть сшит с полимерами для модификации поверхности карбоната кальция.
Zhang Zhihong и другие использовали новый тип катионного поверхностно-активного вещества цетилдиметилаллиламмонийхлорид (CDAAC) для органической модификации карбоната кальция, а модифицированный продукт использовали в качестве наполнителя для каучука и добились хороших результатов.
2. Обычно используемые агенты и процессы для сухой модификации.
Процесс сухой модификации заключается в помещении порошка карбоната кальция в высокоскоростной миксер, а затем в модификатор поверхности. С помощью смесителя и определенной температуры модификатор может быть равномерно адсорбирован на поверхности частиц карбоната кальция для достижения эффекта модификации.
Ключевыми техническими требованиями к процессу сухой модификации являются: быстрое перемешивание для облегчения равномерного нанесения связующего агента на поверхность частиц карбоната кальция, подходящая температура для облегчения реакции и адсорбции и сушка карбоната кальция без влаги. во избежание связующего агента. Сначала вступайте в реакцию с водой, а не с -ОН на поверхности карбоната кальция, что повлияет на эффект модификации.
Модификатор поверхности обычно представляет собой связующий агент. Связующий агент модифицирует поверхность карбоната кальция. Группа на одном конце связующего агента может реагировать с поверхностью карбоната кальция с образованием прочной химической связи. Связывающий агент на другом конце полимера может подвергаться определенной химической реакции или механическому переплетению с органическим полимером, тем самым тесно объединяя два материала с чрезвычайно разными свойствами, карбонат кальция и органический полимер. В настоящее время присутствующие на рынке связующие агенты в основном включают титанатные связующие вещества, алюминатные связующие вещества, боратные связующие вещества и фосфатные связующие вещества.
(1) Титанатный связующий агент
Показана технологическая схема модификации покрытия сухой поверхности титанатным связующим. Оборудование модификации - смеситель скоростной нагревательный.
Чтобы улучшить однородность взаимодействия между титанатным связующим агентом и карбонатом кальция, для растворения и разбавления обычно используются инертные растворители, такие как жидкий парафин (белое масло), петролейный эфир, трансформаторное масло, абсолютный этанол и т.д.
Количество титанатного связующего агента зависит от размера частиц и удельной поверхности карбоната кальция, обычно 0,5-3,0%. Температура сушки карбоната кальция должна быть как можно ниже температуры вспышки связующего агента, обычно 100-120 ° C. Титанатный связующий агент и инертный растворитель смешивают и добавляют в высокоскоростной смеситель в форме распыления или добавления по каплям, которые могут быть лучше диспергированы и смешаны с частицами карбоната кальция для поверхностного химического покрытия.
Если используется оборудование для непрерывной модификации поверхности, такое как непрерывный порошковый модификатор поверхности SLG, нет необходимости предварительно разбавлять титанатный связующий агент растворителем.
Карбонат кальция, обработанный титанатным связующим агентом, обладает хорошей совместимостью с молекулами полимера. В то же время, поскольку титанатный связующий агент может образовывать молекулярный мостик между молекулами карбоната кальция и молекулами полимера, он усиливает взаимодействие между органическими полимерами или смолами и карбонатом кальция и может значительно улучшить термопластичные композиционные материалы и т. Д. Механические свойства, такие как ударная вязкость, прочность на разрыв, прочность на изгиб и удлинение.
По сравнению с необработанным наполнителем из карбоната кальция или карбонатом кальция, обработанным стеариновой кислотой (солью), свойства модифицированного карбоната кальция, покрытого поверхностью титанатного связующего агента, были значительно улучшены.
(2) Алюминатный связующий агент.
Алюминатные связующие вещества широко используются при обработке поверхности карбоната кальция и переработке пластиковых изделий с наполнителем, таких как ПВХ, ПП, ПЭ и маточные смеси наполнителя. Исследования показали, что легкий карбонат кальция, обработанный алюминатом, может значительно снизить вязкость смешанной системы карбонат кальция / жидкий парафин, указывая на то, что модифицированный карбонат кальция хорошо диспергируется в органических средах.
Кроме того, активированный карбонат кальция после модификации поверхности может значительно улучшить механические свойства системы смеси CaCO3 / PP (полипропилен), такие как ударная вязкость и ударная вязкость.
(3) Модификация составной муфты.
Композитная связующая система на основе карбоната кальция основана на связующем агенте на основе карбоната кальция в сочетании с другими веществами для обработки поверхности, сшивающими агентами и модификаторами обработки для комплексной технической обработки поверхности карбоната кальция.
Связующий агент и различные вспомогательные вещества в композитной связующей системе описаны следующим образом:
Титанатный связующий агент.
Стеариновая кислота. Эффект от обработки карбоната кальция одной стеариновой кислотой неудовлетворителен. Использование одного связующего агента для обработки карбоната кальция имеет более высокую стоимость. Комбинирование стеариновой кислоты и титанатного связующего агента может дать лучший синергетический эффект. Добавление стеариновой кислоты в основном не влияет на эффект связывания связующего агента. В то же время это также может уменьшить количество связующего агента и снизить производственные затраты.
Сшивающий агент бисмалеимид. В системе композитного связующего агента использование сшивающего агента может сделать неорганический наполнитель и матричную смолу прочно связанными с помощью технологии сшивания и дополнительно улучшить механические свойства композитного материала. Этого трудно достичь с помощью «Бай Яньхуа» или простой обработки поверхности титанатным связующим агентом.
Модификатор переработки смолы-80 и др. Различные модификаторы переработки представляют собой в основном полимерные соединения. Модификаторы обработки могут значительно улучшить текучесть расплава, свойства термической деформации и блеск поверхности изделия из смолы.
Чтобы покрыть поверхность всех частиц карбоната кальция слоем молекул связующего агента, метод распыления или капания можно изменить на погружение в эмульсию, а затем фильтровать, сушить, измельчать и замешивать со сшивающим агентом и другими добавками на высокой скорости ( Смешивание), равномерно диспергированные.
Таким образом, основными компонентами композитной связующей системы на основе карбоната кальция являются карбонат кальция и титанатный связующий агент. Титанатный связующий агент играет главную роль. Исходя из этого, добавление сшивающих агентов, поверхностно-активных веществ, модификаторов обработки и т.д. может дополнительно повысить поверхностную активность наполнителей из карбоната кальция, увеличить количество наполнителей и улучшить характеристики композитных материалов.
Наполнитель из карбоната кальция после модификации соединения сочетанием представляет собой белый порошок с плотностью 2,7-2,8 г / см3, значением pH 7-8 и хорошими гидрофобными свойствами.
Карбонат кальция, обработанный связующим агентом (включая легкий карбонат кальция и тяжелый карбонат кальция), помимо использования в качестве жесткого поливинилхлоридного функционального наполнителя, также широко используется в качестве наполнителей и пигментов для клеев, красок, покрытий и т. Д.
4. Модификация полимера.
Модификация поверхности карбоната кальция полимерами может улучшить стабильность карбоната кальция в органической или неорганической фазе (системе). Эти полимеры включают олигомеры, высокополимеры и водорастворимые полимеры, такие как полиметилметакрилат (ПММА), полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт, полималеиновая кислота, полиакриловая кислота, алкоксистирол-сополимеры стиролсульфоновой кислоты, полипропилен, полиэтилен и т. Д.
Процесс нанесения модифицированного карбоната кальция на поверхность полимера можно разделить на два типа. Полимер растворяют в подходящем растворителе, а затем модифицируют поверхность карбоната кальция. Когда полимер постепенно адсорбируется на поверхности частиц карбоната кальция, растворитель удаляется с образованием покрытия. Эти полимеры адсорбируются на поверхности частиц карбоната кальция с образованием физического и химического адсорбционного слоя, который может предотвращать агломерацию частиц карбоната кальция, улучшать диспергируемость и повышать стабильность дисперсии карбоната кальция при применении.
Наполнитель маточной смеси - это новый тип пластикового наполнителя. Метод заключается в смешивании наполнителя и маточной смеси смолы в определенной пропорции, добавлении некоторых поверхностно-активных веществ, прохождении через перемешивание с высоким усилием сдвига, экструзии и гранулирования, чтобы получить наполнитель маточной смеси. Этот вид маточной смеси обладает хорошей диспергируемостью, сильной силой сцепления со смолой, равномерным плавлением, большим количеством добавок, низким механическим износом и удобством применения. Поэтому он широко используется в лентах, тканых мешках, полых продуктах из полиэтилена (трубы, контейнеры и т.д.), пленках и т.д. ), маточной смеси из полиэтиленового воска на основе карбоната кальция и наполнителей из полиэтиленкарбоната кальция.
Маточная смесь APP состоит из карбоната кальция и неупорядоченного полипропилена в качестве основного сырья, составлена в определенной пропорции и производится путем внутренней плавки, открытого рафинирования и грануляции. Карбонат кальция должен пройти активационную обработку поверхности перед компаундированием со статистическим полипропиленом. Соотношение атактического полипропилена и активированного карбоната кальция обычно составляет 1: 3-1: 10. Чтобы улучшить характеристики обработки и формования атактического полипропилена, часть изотактического полипропилена или часть полиэтилена обычно добавляют во время формования. Соотношение атактического полипропилена и активированного карбоната кальция определяет уровень покрытия поверхности частиц карбоната кальция, что в конечном итоге влияет на качество продукта маточной смеси APP.
В системе маточной смеси APP частицы карбоната кальция покрыты атактическим полипропиленом, то есть частицы карбоната кальция равномерно диспергированы в материале неупорядоченной полипропиленовой основы. Предполагая, что частицы карбоната кальция являются стандартными кубическими или сферическими частицами с длинами сторон или диаметрами 10 мкм, 50 мкм и 100 мкм, соответственно, массовое соотношение случайного полипропилена и карбоната кальция можно использовать для расчета поверхности каждой частицы карбоната кальция, покрытой random poly - средняя воображаемая толщина акрила. Теоретически, чем больше наполнено карбонатом кальция, тем лучше, то есть чем меньше воображаемая толщина, тем лучше. Но фактическая толщина зависит от технологического оборудования и условий эксплуатации.
Использование полиэтиленового воска или полиэтилена вместо статистического полипропилена в качестве основного материала и активного наполнителя из карбоната кальция позволяет приготовить наполнитель маточной смеси из полиэтиленового воска, карбоната кальция, и наполнителя из полиэтиленкарбоната кальция.
5. Плазменная и радиационная модификация.
Использование индуктивно связанной плазменной системы тлеющего разряда и использование смеси аргона (Ar) и пропилена высокой чистоты (C3H6) в качестве газа для плазменной обработки для модификации порошка тяжелого карбоната кальция (1250 меш) с помощью низкотемпературной плазмы. Результаты показывают, что наполнитель Ar-карбонат кальция, обработанный смешанным газом C3H6, имеет хорошую адгезию на границе раздела с полипропиленом (PP). Это связано с тем, что на поверхности частиц модифицированного карбоната кальция имеется неполярный органический слой, который снижает полярность поверхности частиц карбоната кальция и улучшает совместимость и сродство с полипропиленом (ПП).
6. Модификация неорганической поверхности
Конденсированная фосфорная кислота (метафосфорная кислота или пирофосфорная кислота) используется для модификации поверхности порошка карбоната кальция, что позволяет преодолеть недостатки низкой кислотостойкости и высокого pH поверхности порошка карбоната кальция. PH модифицированного продукта составляет 5,0-8,0 (на 1,0-5,0 ниже, чем до обработки поверхности), он плохо растворяется в слабых кислотах, таких как уксусная кислота, и имеет лучшую кислотостойкость.
Кроме того, сульфат цинка и жидкое стекло добавляются в процессе карбонизации карбоната кальция для модификации поверхности. Когда полученный продукт наносится на бутадиенстирольный каучук, его удлинение и прочность на разрыв могут быть улучшены.
Процесс сухой модификации прост, инвестиции в производственное оборудование и производственные затраты низкие, и его можно упаковать сразу после разгрузки. Однако по сравнению с мокрым методом степень активации невысока, и трудно унифицировать первичный размер частиц карбоната кальция. Следовательно, процесс сухой активации в настоящее время подходит для обработки модификации карбоната кальция на уровне наполнителя, и его необходимо дополнительно усовершенствовать для получения функционального нанокарбоната кальция.
3. Оценка модифицирующего действия карбоната кальция.
Оценку эффекта модифицированного карбоната кальция можно условно разделить на две категории: прямой метод и непрямой метод. Косвенный метод заключается в объединении наполнителя из модифицированного карбоната кальция с системой нанесения для определения производительности системы нанесения. Прямой метод относится к определению физических и химических свойств поверхности модифицированного карбоната кальция, таких как степень активации, удельная площадь поверхности, величина поглощения масла, количество покрытия, структура поверхности и морфология.
(1) Степень активации
Неорганические наполнители обычно имеют относительно высокую плотность и гидрофильную поверхность, которая естественным образом оседает в воде, в то время как поверхность неорганических наполнителей, обработанных модификацией поверхности, изменяется с гидрофильной на гидрофобную. Этот вид гидрофобных мелких частиц плавает в воде, не тоня из-за огромного поверхностного натяжения. В соответствии с этим явлением предлагается понятие степени активации, которое обозначается символом ω.
ω = вес плавающей части в образце (г) / общий вес образца (г)
Процесс изменения ω от 0 до 100% отражает степень активации поверхности модифицированного карбоната кальция от малой до большой.
Метод испытания заключается в следующем: взвесьте образец около 5 г с точностью до 0,01 г, добавьте 200 мл воды в делительную воронку объемом 250 мл, встряхивайте в течение 1 мин со скоростью 120 раз / мин, осторожно поместите его на штатив для воронок. , и дайте ему постоять в течение 20-30 минут, после очевидного расслоения поместите тонущий карбонат кальция в стеклянный песчаный тигель с постоянным весом (с точностью до 0,001 г) при температуре 105 ± 5 ℃ за один раз, всасывая и фильтруя воду, и поместите его в сушильный шкаф с постоянной температурой, высушите до постоянного веса при температуре 105 ± 5 ℃, с точностью до 0,001 г.
(2) Удельная поверхность
Помимо повышения активности, процесс модификации поверхности также может эффективно предотвращать вторичную агломерацию. Немодифицированные наночастицы карбоната кальция склонны к образованию твердых агломератов, а их удельная поверхность мала. После модификации поверхности агломерация частиц карбоната кальция значительно улучшается, а удельная площадь поверхности значительно увеличивается. Чем больше удельная поверхность, тем лучше дисперсия и степень дисперсности частиц. Это связано с тем, что поверхность модифицированных наночастиц карбоната кальция покрыта слоем модификатора, а поверхностная энергия снижается, что делает частицы стабильными. Даже если некоторые частицы агломерируются вместе, их взаимная агломерация представляет собой мягкую агломерацию, которую легче раскрыть.
(3) Значение поглощения масла
Величина поглощения масла зависит от размера, дисперсности, степени агрегации, удельной площади поверхности и свойств поверхности частиц карбоната кальция. Величина поглощения масла является важным свойством, которое влияет на практическое применение модифицированного карбоната кальция, особенно для покрытий, пластмасс и красок. Если значение поглощения масла велико, вязкость будет увеличиваться при использовании в индустрии покрытий и красок, а потребление пластификатора будет увеличиваться при использовании в промышленности пластмасс, поэтому значение поглощения масла должно быть низким.
Применение и технические требования к нанокарбонату кальция в шести отраслях промышленности
Нано-карбонат кальция также называют сверхмелким карбонатом кальция. Название стандарта - карбонат кальция сверхтонкого помола. Наиболее развитой отраслью производства нанокарбоната кальция является пластмассовая промышленность, которая в основном используется в производстве высококачественных пластмассовых изделий. Он может улучшить реологические свойства пластиковой маточной смеси и улучшить ее формуемость. В качестве пластичного наполнителя он выполняет функцию упрочнения и упрочнения, улучшения прочности на изгиб и модуля упругости при изгибе пластика, температуры термической деформации и стабильности размеров пластика, а также придания пластику теплового гистерезиса. Нано-карбонат кальция, используемый в чернилах, демонстрирует отличную дисперсию и прозрачность, отличный блеск, отличное впитывание чернил и высокую степень высыхания. Нанокарбонат кальция в качестве наполнителя чернил на основе смол обладает такими преимуществами, как хорошая стабильность, высокий блеск, отсутствие влияния на характеристики высыхания печатных красок и высокую адаптируемость.
Нано карбонат кальция - это разновидность функционального неорганического наполнителя с размером частиц 1-100 нм. Он широко используется в резине, пластмассах, производстве бумаги, чернилах, красках, герметиках и адгезивах, медицине, зубной пасте, продуктах питания и других областях. Однако для разных применений предъявляются разные требования к размеру частиц, форме кристаллов, маслопоглощающей способности и дисперсности нанокарбоната кальция.
1、nano Применение нанокарбоната кальция в пластмассах
При переработке и производстве пластмасс обычные продукты из карбоната кальция могут использоваться только в качестве общих наполнителей. Помимо использования в качестве наполнителей, модифицированный нанокарбонат кальция также может играть роль активатора и усиливающего агента, который может увеличивать объем пластмассовых изделий, повышать твердость и прочность изделий, улучшать характеристики обработки пластмасс и улучшать термостойкость, прочность на изгиб и модуль упругости пластмассовых изделий и другие показатели эффективности.
Нано-карбонат кальция широко используется при переработке ПВХ, ПС, ПП и других пластиков. Среди них наибольшее количество ПВХ, особенно для проводов и кабелей, труб и других изделий. Нано-карбонат кальция оказывает хорошее укрепляющее и упрочняющее действие на ПВХ-пластмассы. Его основные нано-характеристики делают обработанный ПВХ-пластик хорошими механическими свойствами, такими как прочность, барьер, огнестойкость и термическая стабильность.
Технические требования к нанокарбонату кальция в пластмассовой промышленности следующие:
Значение маслопоглощения: в пластмассовой промышленности обычно требуется очень низкий показатель маслопоглощения нанокарбоната кальция, потому что размер частиц нанокарбоната кальция небольшой, а удельная площадь поверхности большая. Если значение поглощения масла велико, во время смешивания будет израсходовано больше пластификатора, что приведет к увеличению вязкости системы, не только влияя на производительность обработки, но также увеличивая стоимость производства.
Форма кристалла: в основном кубическая, сферическая, эти изделия из кристаллов обладают меньшим сопротивлением потоку, их легко производить и обрабатывать, и они не влияют на блеск поверхности пластмассовых изделий.
Размер частиц: размер частиц нанокарбоната кальция, используемого в пластмассах, обычно составляет около 100 нм. Если размер частиц слишком большой, он не может отражать действие нанокарбоната кальция и повлияет на внешний вид продуктов; если размер частиц слишком мал, поверхностная энергия будет увеличиваться, и частицы будут серьезно агломерироваться, что трудно полностью диспергировать во время обработки, что приводит к образованию частиц на поверхности продуктов.
Дисперсность: следует выбирать нанокарбонат кальция с высокой дисперсностью. Если наночастицы карбоната кальция серьезно агломерируются, размер вторичных частиц будет намного больше, чем размер первичных частиц, в то время как сила сдвига при переработке и смешивании пластика не слишком велика. Некоторые нанокарбонаты кальция с серьезной агломерацией нелегко диспергировать, что приведет к локальным дефектам при нанесении и приведет к проблемам с качеством продукта.
Влажность: контроль влажности не должен превышать 0,5%. Если содержание влаги слишком велико, на пластиковой поверхности будут образовываться пузыри или пустоты.
Значение pH: значение pH нанокарбоната кальция должно быть ниже 10. Если значение pH слишком высокое, это повлияет на белизну и блеск поверхности продуктов, а также ухудшит внешний вид. В то же время высокий pH также увеличивает вязкость системы и влияет на процесс обработки.
Среди всех видов неметаллических минеральных порошковых материалов, используемых в пластмассовой промышленности, количество карбоната кальция является самым большим, составляя 60-70% от общего количества пластиковых добавок. Тем не менее, существует еще много проблем в области высокопроизводительных прикладных исследований, особенно как решить проблему агломерации нанокарбоната кальция, как улучшить эффект диспергирования нанокарбоната кальция и как улучшить прочность сцепления композитных материалов, которые не были эффективными. решено.
2 、 Применение нанокарбоната кальция в резине
Нано-карбонат кальция в основном используется в производстве шин, проволоки, кабеля и резиновых изделий в резиновой промышленности. Это может увеличить объем, снизить стоимость и улучшить производительность обработки резины. В настоящее время основным карбонатом кальция, используемым в резине, является тяжелый карбонат кальция и обычный легкий карбонат кальция. Область применения и сфера применения нанокарбоната кальция также расширяются. Резиновые изделия с нанокарбонатом кальция намного лучше обычного карбоната кальция в отношении удлинения, деформации сжатия, сопротивления текучести и сопротивления разрыву. Нанокарбонат кальция, обработанный по специальной технологии, обладает высокой поверхностной активностью. Под ультрафиолетовым облучением он может высвобождать свободно движущиеся электроны и легко реагировать с кислородом или органическими веществами, убивая вирусы и бактерии. Следовательно, нанокарбонат кальция также обладает эффектом стерилизации и дезинфекции.
Шина: нанокарбонат кальция может частично заменить технический углерод и белый углерод при производстве автомобильных шин, но все же существует пробел в эффекте армирования. Следовательно, он в основном применяется в деталях с меньшим напряжением, таких как боковина, смесь корда, резина внутреннего слоя, буферная резина и т. Д. При производстве нанокарбонат кальция и активный оксид цинка могут значительно улучшить прочность смеси протектора шины.
Резиновая трубка и лента: нанокарбонат кальция в основном используется для усиления и отбеливания резиновой трубки и ленты и в то же время улучшения диспергируемости резиновой смеси.
Провода и кабель: нанокарбонат кальция обычно используется в защитном покрытии шахтных проводов и кабелей, высоковольтных проводов и кабелей, морских проводов и кабелей, а также электрического провода и кабельного клея.
Технические требования к нанокарбонату кальция в резиновой промышленности следующие:
Величина маслопоглощения: резиновая промышленность предъявляет более высокие требования к маслопоглощающей способности нанокарбоната кальция. Чем выше показатель поглощения масла, тем лучше смачиваемость и усиление резины.
Кристаллическая форма: из-за высоких характеристик армирования резины кристаллическая форма нанокарбоната кальция должна быть в основном цепной или цепочечной, а сегменты цепи будут переплетаться друг с другом во время обработки, что может повысить прочность системы.
Размер частиц: размер частиц нанокарбоната кальция, используемого в резине, обычно составляет 80-120 нм. Если размер частиц слишком большой, усиливающий эффект не может быть достигнут. Однако, если размер частиц слишком мал, площадь контакта между размером частиц и инфильтрацией каучука увеличивается, что затрудняет диспергирование и влияет на смешение каучука.
Влажность: влажность не должна быть выше 0,5%. Если содержание влаги будет слишком высоким, время вулканизации будет увеличиваться, что не способствует увеличению скорости вулканизации.
Значение pH: значение pH нанокарбоната кальция в основном влияет на скорость его вулканизации, которую следует контролировать на уровне 9,5-10,5. Если значение pH низкое, скорость вулканизации замедлится, эффективность снизится, а потребление энергии увеличится.
Добавление нанокарбоната кальция в резину может усилить армирующий эффект резины, а также улучшить сопротивление старению, маслостойкость и диспергируемость материала. По сравнению с обычными легкими кальциевыми продуктами усиливающий эффект нанокарбоната кальция лучше, но хуже, чем углеродная сажа и кремнезем. Если сажу и диоксид кремния заменить нанокарбонатом кальция, прочность материала снизится. Если использованное количество слишком велико, произойдет залипание валика. Следовательно, техническая формула требует разумной отладки и постоянной оптимизации.
3 、 Применение нанокарбоната кальция в клеях
Клей в основном состоит из основного клея, отвердителя, наполнителя, связующего агента и катализатора. В связи с быстрым развитием в Китае недвижимости, упаковочных материалов, строительных материалов и других областей количество клея быстро увеличивается. Как один из важных наполнителей клеев, нанокарбонат кальция не только имеет невысокую цену, но и хорошо сочетается с клеями. Он может ускорять процесс сшивания клеев, улучшать тиксотропию, улучшать адгезию, прочность на разрыв и усиливающий эффект. В настоящее время технология нанесения нанокарбоната кальция в полисилоксановый герметик является относительно зрелой, но применение в полиуретановом клее все еще находится в зачаточном состоянии. Полиуретановый клей обладает отличной адгезией и стойкостью к старению, а также обладает способностью покрывать поверхность, которой не обладает силикон. Полиуретановый клей имеет очевидные преимущества с точки зрения защиты от загрязнений, хорошей адгезии и устойчивости к атмосферным воздействиям.
Основные технические требования к нанокарбонату кальция, используемому в клеях, следующие:
Показатель маслопоглощения: показатель маслопоглощения - это показатель, на который производители силиконового каучука обращают пристальное внимание, который напрямую влияет на смачиваемость нанокарбоната кальция в резине. Карбонат кальция с более высоким содержанием наночастиц имеет преимущества в механических свойствах и тиксотропии, но он приведет к образованию вязкого коллоида, потреблению большего количества добавок и увеличению стоимости производства. Требования к маслопоглощающей способности нанокарбоната кальция в системах рецептур разных производителей различны, что должно определяться в зависимости от обстоятельств.
Форма кристалла: обычно кубический или ромбический шестигранник, а также необходимо адаптировать к техническим требованиям и производственному оборудованию продукта.
Если размер частиц CaCO 3 слишком мал, чтобы его можно было контролировать, коллоид легко агломерируется; если размер частиц слишком мал, коллоид легко агломерируется
Влага: чем ниже содержание влаги, тем лучше использовать нанокарбонат кальция для клея, обычно менее 0,5%. Если содержание воды в нанокарбонате кальция выше, количество гидроксильных групп на поверхности увеличивается, и агрегаты имеют тенденцию агломерироваться друг с другом, образуя трехмерную сеть под действием базового каучука, что увеличивает вязкость каучука. увеличивает время перемешивания, снижает производительность и увеличивает потребление энергии; слишком много воды также вызывает увеличение потребления энергии. Она реагирует с добавками с образованием частиц, что приводит к плохому диспергированию продуктов и появлению частиц. В полиуретановом адгезиве много изоцианатных радикалов, которые легко гидролизуются. Образование CO2 - это явление вспенивания на поверхности продукта.
Значение pH: карбонат кальция представляет собой разновидность слабощелочной соли со значением pH 8-10. Агент покрытия поверхности из наноактивного карбоната кальция, как правило, представляет собой слабую органическую кислоту или соль органической кислоты, которая оказывает определенное нейтрализующее действие на ее поверхность. В процессе производства очень часто встречается явление возврата карбоната кальция в щелочь. Если щелочь не обработать должным образом, она будет генерировать воду с кислотным компонентом в каучуковом материале, которая будет гидролизовать силоксан с образованием неорганических частиц. Плохой внешний вид продукта также повлияет на его механические свойства.
Удельная поверхность: поскольку размер частиц контролируется на уровне 60 ~ 100 нм, соответствующая удельная площадь поверхности должна контролироваться на уровне 20 ~ 25 м2 / г. если удельная площадь поверхности слишком велика, усиливающий эффект будет усилен, но в то же время ухудшатся характеристики экструзии клея, что также повлияет на эффект диспергирования продукта.
В настоящее время, с дальнейшими исследованиями системы нанокарбоната кальция, она не будет играть ту же роль в области наноклея, такого как нанокарбонат кальция.
4 、 Применение нанокарбоната кальция в покрытиях
В покрытиях широко используются тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция и нанокарбонат кальция. По сравнению с тяжелым карбонатом кальция или обычным легким кальцием, нанокарбонат кальция не только лучше укрепляет, но также может улучшить укрывистость, блеск, прозрачность, быстросохнущие свойства и стабильность покрытий. В некоторых отраслях промышленности, таких как автомобильные покрытия и архитектурные покрытия, нанокарбонат кальция может частично или полностью заменить дорогой диоксид титана для снижения затрат предприятий.
Основная технология нанокарбоната кальция, используемого в системе пластизоля ПВХ, отмечена ：
Величина поглощения масла: в целом требования низкие. Если величина поглощения масла высока, вязкость системы увеличится, и потребуется больше пластификаторов, что увеличит стоимость производства. Однако требования к маслопоглощающей способности нанокарбоната кальция для разных продуктов не полностью одинаковы, что зависит от конкретной ситуации. Например, некоторым клиентам нужны продукты с высоким показателем поглощения масла, высокой вязкостью и высоким пределом текучести.
Форма кристалла: обычно кубическая
Размер частиц: обычно регулируется на уровне 60-100 нм. Если размер частиц слишком большой, вязкость системы будет уменьшена, механические свойства будут затронуты, а тиксотропия системы станет хуже; если размер частиц слишком мал, нанокарбонат кальция будет серьезно агломерировать, что легко приведет к плохому диспергированию и питтингу на поверхности коллоида. В то же время вязкость и предел текучести будут увеличены.
В дополнение к вышеуказанным обычным показателям обнаружения нанокарбонат кальция, используемый в системе пластизоля ПВХ, также имеет особые требования к некоторым свойствам применения.
Он обладает хорошей тиксотропностью, то есть разжижением при сильном сдвиге и утолщении при низком сдвиге. Когда нанокарбонат кальция применяется в системе пластизоля ПВХ, вязкость уменьшается при высокой скорости сдвига, что способствует растеканию покрытия. Однако в условиях низкой скорости сдвига до и после строительства вязкость становится выше, что может эффективно предотвращать провисание покрытия;
Обладая высоким пределом текучести, покрытие обладает хорошей прочностью и может предотвратить небольшие возмущения и внешние силовые воздействия;
Стабильность хорошего качества.
В настоящее время наблюдается большой разрыв в стабильности качества отечественного нанокарбоната кальция по сравнению с импортной продукцией, а некоторые хорошие показатели сложно получить и поддерживать.
5. Нанесение нанокарбоната кальция в чернила.
Чернила в основном состоят из пигментов, связующих, наполнителей, добавок и т. Д. Модифицированный нанокарбонат кальция имеет хорошую совместимость со связующим и обладает такими преимуществами, как высокий глянец, высокая стабильность, высокая адаптивность и не влияет на фактор чернил и производительность сушки. Это может всесторонне улучшить качество чернил и снизить производственные затраты.
Нанокарбонат кальция, используемый в чернилах, требует высокой производительности. После использования краска должна показать хорошую дисперсию, впитываемость, прозрачность, блеск, хорошую укрывистость и способность к печати. Дисперсия определяет глянцевитость, текучесть и прозрачность чернил. Кристаллическая форма нанокарбоната кальция в основном кубическая, а нанокарбонат кальция в виде куба имеет низкое маслоемкость. Он характеризуется хорошей текучестью и легким диспергированием; размер частиц обычно составляет от 20 до 100 нм; текучесть связана с формой кристаллов и размером частиц, кубические и сферические формы кристаллов показывают большую текучесть, в то время как цепной тип демонстрирует меньшую текучесть. Производители должны выбрать подходящий нанокарбонат кальция в соответствии с типом производимых чернил; Важным показателем глянцевитости чернил является кристалл карбоната кальция. Форма связана с гранулометрическим составом. Нанокарбонат кальция в кубе имеет узкий гранулометрический состав, который упорядоченно расположен в покрытии чернилами, что делает печатную поверхность гладкой и демонстрирует хороший блеск; требования к степени белизны низкие, поскольку необходимо добавить другие пигменты, слишком высокая белизна вызовет затруднение окрашивания.
В производстве красок важную роль играет нанокарбонат кальция. Качество чернил определяет качество печатной продукции. Чернила, приготовленные с использованием нанокарбоната кальция, являются гладкими, стабильными, хорошо печатаемыми и имеют сильную укрывистость.
В процессе печати он также показывает хорошее впитывание чернил, что способствует быстрому высыханию чернил.
6 、 Применение нанокарбоната кальция в производстве бумаги
В бумажной промышленности наночастицы карбоната кальция применяются в следующих аспектах:
В качестве наполнителя для бумаги нанокарбонат кальция имеет малый и однородный размер частиц, небольшой износ оборудования, тонкую и однородную бумажную продукцию, малый размер частиц, большое значение поглощения масла и удельную площадь поверхности, что способствует повышению стойкости пигментов; хорошая белизна, высокая яркость и хорошая светозащитная способность могут улучшить белизну и затенение бумаги; это может сэкономить количество используемой целлюлозы, снизить стоимость и способствовать защите окружающей среды.
В сигаретную бумагу добавка нанокарбоната кальция составляет примерно 45-50%, из-за его высокого показателя преломления и хорошей непрозрачности резаный табак внутри сигаретной бумаги не виден снаружи; когда сигарета горит, CO2, выделяющийся из карбоната кальция, может в определенной степени контролировать скорость горения, но не заставляет дым погаснуть. В то же время карбонат кальция может очень хорошо сохранять зольность после сгорания. Он может увеличить воздухопроницаемость бумаги и снизить содержание смол в сигарете.
В высококачественной туалетной бумаге, особенно в женских, детских товарах, таких как гигиенические салфетки, подгузники, подгузники и другие товары, нанокарбонат кальция широко используется для производства полиэтиленовой пленки с хорошей воздухопроницаемостью и водостойкостью. Кроме того, благодаря небольшому размеру частиц нанокарбоната кальция продукты являются нежными, не повреждают кожу и не вызывают сенсорного дискомфорта в организме человека.
Его применение в бумажном покрытии. В отличие от наполнителя для изготовления бумаги нанокарбонат кальция для нанесения покрытий в основном транспортируется в виде суспензии. Преимущества - экономия потребления энергии при производстве, снижение затрат, отсутствие пыли и защита окружающей среды. Его можно сразу же закачать, что упростит производственный процесс. Нано-карбонат кальция может улучшить глянцевитость, белизну, гладкость, поверхностную прочность и впитывание чернил мелованной бумаги благодаря ее высокой белизне, большой удельной поверхности, высокой активности и хорошему армированию.
В различных продуктах требования к форме кристаллов нанокарбоната кальция также различаются. При использовании в бумагоделательных наполнителях они в основном имеют веретенообразную, цепочечную и сферическую формы; при использовании в сигаретной бумаге они в основном имеют форму веретена и иглы; при использовании для покрытия бумаги они в основном имеют веретенообразную, листовую и кубическую форму.
Применение нанокарбоната кальция в бумажной промышленности все еще имеет большой потенциал развития. Поскольку в процессе использования все еще существует множество технических узких мест и прикладных проблем, которые необходимо решить, высококачественные продукты из нанокарбоната кальция для производства бумаги по-прежнему зависят от импорта. Однако с постоянным развитием технологии производства бумаги процесс изготовления бумаги изменился с кислотной проклейки на нейтральную и щелочную проклейку, что дает хорошие возможности для развития карбоната кальция в производстве бумаги, а применение нанокарбоната кальция станет более широким. обширный.
В производственной цепочке нанокарбоната кальция много предприятий, занимающихся сырьем, производством и применением. Для реализации интеграции производственной цепочки очень важен технический обмен и инновации между соответствующими предприятиями. Только удовлетворяя спрос и предложение в различных отраслях и расширяя рынок, мы можем добиться беспроигрышных результатов.
Источник: Fan tiguo. Приготовление и нанесение нанокарбоната кальция [D]. Хубэйский технологический университет, 2018 г.
Применение стеариновой кислоты для модификации поверхности нанометрового карбоната кальция
Есть два основных недостатка в применении нанокарбоната кальция к органическим средам: первый заключается в том, что нанокарбонат кальция является неорганическим материалом с гидрофильной и олеофобной поверхностью. Он плохо диспергируется в полимерах и плохо взаимодействует с организмами. Легко образовывать агломераты a, что приводит к ухудшению характеристик материала; Во-вторых, нанокарбонат кальция имеет небольшой размер частиц, большое количество поверхностных атомов, большую поверхностную энергию, сильное взаимодействие между частицами, которое легко образует агломерацию порошка нанокарбоната кальция. По мере увеличения количества используемого нанокарбоната кальция эти дефекты становятся более очевидными, чрезмерное заполнение сделает материал непригодным для использования.
Стеариновая кислота - это обычная насыщенная жирная кислота с длинной углеродной цепью. Он имеет как липофильный конец длинной углеродной цепи, так и гидрофильный конец карбоксильной группы. Поверхность нанокарбоната кальция является гидрофильной, поэтому стеариновая кислота покрыта нано, поверхность карбоната кальция может значительно улучшить его липофильность. Когда он заполнен резиной, пластмассами, усовершенствованными красками, его большая удельная поверхность и высокая удельная поверхностная энергия благоприятны для взаимодействия между частицами карбоната кальция и молекулами органического полимера. Прочная связь между ними может сделать поверхность продукта яркой и иметь отличные эксплуатационные характеристики.
1. Механизм покрытия стеариновой кислотой модифицированного нанометрового карбоната кальция.
В последние годы постоянно появляются исследования по покрытию и модификации нанометрового карбоната кальция стеариновой кислотой.
Чен Ицзянь и др. исследовали процесс образования монослойных кристаллов карбоната кальция стеариновой кислоты (SA) на границе раздела воздух-вода. Используя электронный микроскоп и угловой микроскоп Брюстера на месте для тестирования и определения характеристик, было обнаружено, что под монослоем стеариновой кислоты конечные кристаллы карбоната кальция были образованы предшественником частиц, а не непосредственно полученными в результате сольватации. ион. С помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и просвечивающей электронной микроскопии (TEM) можно обнаружить, что частицы-предшественники представляют собой однородные сферы аморфного карбоната кальция с диаметром менее 100 нм. Эксперимент заключается в получении карбоната кальция посредством реакции Ca (OH) 2 и CO2. Аморфный карбонат кальция образуется на ранней стадии минерализации и стабильно существует не менее 0,5 часа. По мере увеличения количества аморфный карбонат кальция агрегируется с образованием карбоната кальция в фазе кальцита.
Xuetao Shi et al. использовали коммерческую стеариновую кислоту для покрытия осажденного карбоната кальция в условиях водной фазы, содержание стеариновой кислоты в покрытом карбонатом кальция составляло от 3% до 13,5%. Инфракрасный Фурье (FTIR), термогравиметрический (TG) и дифференциальный сканирующий калориметрический анализ (DSC) показал, что на поверхности карбоната кальция нет свободной стеариновой кислоты, только стеарат кальция. Обнаружено, что образованный стеарат кальция частично химически адсорбируется и частично физически адсорбируется на поверхности слоя покрытия и может решить проблему, заключающуюся в том, что карбонат кальция не может быть полностью нанесен на поверхность в условиях водной фазы. Максимальное количество покрытия - 3,25%.
2. Влияние длинноцепочечных жирных кислот на карбонат кальция.
Длинноцепочечные жирные кислоты также оказывают важное влияние на образование карбоната кальция.
Jiuxin Jiang et al. добавляли различные длинноцепочечные жирные кислоты - лауриновую кислоту (лауриновую кислоту), пальмитиновую кислоту (гексадекановую кислоту) и стеариновую кислоту (октадекановую кислоту) при вдувании диоксида углерода в суспензию гидроксида кальция. Acid), чтобы изучить образование карбоната кальция. Было обнаружено, что добавление длинноцепочечных жирных кислот не влияет на кристаллическую форму карбоната кальция, но влияет на морфологию полученных частиц карбоната кальция. Когда добавляется лауриновая кислота, диспергируемость частиц карбоната кальция значительно улучшается; при добавлении большого количества пальмитиновой кислоты и стеариновой кислоты образуются микростержневидная структура и веретенообразная структура. Автор предполагает, что при реакции карбонизации гидроксида кальция и диоксида углерода, с одной стороны, длина углеродной цепи влияет на форму мицелл, образованных суспензией гидроксида кальция, с другой стороны, на режим контакта между мицеллами. определяет окончательную формацию. Морфология карбоната кальция.
Hao Wang et al. изучили влияние чистящих средств, таких как полимеры, жирные кислоты, мыльные жидкости, на кристаллизацию, зародышеобразование и осаждение активного карбоната кальция на твердых поверхностях (таких как нержавеющая сталь и силиконовые поверхности). Таким образом, по аналогичному принципу инструктируется, как посудомоечная машина может лучше удалить масляные пятна во время процесса очистки с моющим средством.
3. Применение активного нанокарбоната кальция.
Нано-карбонат кальция, модифицированный стеариновой кислотой, играет важную роль в качестве наполнителя для органических полимеров, таких как силиконовая смола и полипропилен.
Satyendra Mishra et al. изучили влияние нанокарбоната кальция, модифицированного стеариновой кислотой, на свойства композитов силиконовой смолы. В присутствии додецилсульфоната натрия они использовали определенную концентрацию CaCl2 и NH4HCO3 для реакции, отфильтровали и высушили для получения порошка нанокарбоната кальция. Затем в присутствии толуола некоторое количество стеариновой кислоты и нанокарбоната кальция перемешивали и смешивали для получения поверхностно-модифицированного нанокарбоната кальция с различными концентрациями стеариновой кислоты, а затем добавляли к силиконовой смоле в качестве наполнителя для улучшения ее характеристик. и получить модифицированный нанокарбонат кальция. Композитные материалы, результаты показывают, что по сравнению с немодифицированным нанокарбонатом кальция и коммерческим карбонатом кальция поверхностно-модифицированный нанокарбонат кальция может значительно улучшить прочность на разрыв, удлинение, износостойкость и огнестойкость композитного материала. Модификация поверхности также может вызвать сильную адгезию, которая делает полимерную цепь более прочной и улучшает термическую стабильность полимера. Благодаря высокой прочности и ударной вязкости этих нанокомпозитов они могут использоваться в кабельных соединителях, электрических и осветительных устройствах, а также имеют большое значение в аэрокосмической области.
Махди Рахмани и др. изучили дисперсионные свойства нанокарбоната кальция, покрытого стеариновой кислотой, для полипропиленовой матрицы. ТГА использовался для анализа содержания стеариновой кислоты на поверхности карбоната кальция после фактического покрытия, а сканирующая электронная микроскопия с автоэмиссией использовалась для наблюдения за характеристиками диспергирования образца в организме после нанометра, покрытого монослойной и многослойной стеариновой кислотой. карбонат кальция. Результаты показывают, что нанокарбонат кальция, модифицированный стеариновой кислотой, заполняет полипропиленовый организм и может хорошо диспергироваться, что снижает взаимодействие между частицами и адгезию между полимерами. После модификации поверхности стеариновой кислоты нанокарбонат кальция устраняет ее гидрофильность и значительно увеличивает совместимость с полимерной матрицей.
Как обычная длинноцепочечная жирная кислота, стеариновая кислота является дешевой, имеет широкий спектр применения и может хорошо модифицировать нанокарбонат кальция. В качестве дешевого и простого в получении наполнителя активированный нанокарбонат кальция, модифицированный стеариновой кислотой, может хорошо диспергироваться во многих организмах и может улучшать механические свойства, такие как прочность на разрыв, удлинение, сопротивление истиранию и огнестойкость организма и термодинамические характеристики. свойства, поэтому выбор стеариновой кислоты для модификации нанометрового карбоната кальция имеет хорошую исследовательскую и прикладную ценность.
Источник: Чжоу Вэй. Модификация поверхности нанометрового карбоната кальция и получение гранулированного карбоната стронция из полого риса и карбоната бария из полых волокон [D].
Южно-Китайский технологический университет, 2018.
【Технический анализ】 Как выбрать «промышленный глутамат натрия» карбонат кальция? В чем разница между «тяжелым кальцием» и «легким кальцием»?
Карбонат кальция - важный и широко используемый неорганический солевой минерал, широко известный как «промышленный глутамат натрия», является одним из широко используемых наполнителей во всех сферах жизни. Карбонат кальция может не только снизить стоимость сырья для производства резиновых и пластмассовых изделий, но также улучшить некоторые свойства резиновых и пластмассовых материалов. Различные виды карбоната кальция могут значительно улучшить свойства резиновых и пластмассовых материалов при правильном использовании. В зависимости от производственного процесса карбонат кальция можно разделить на тяжелый карбонат кальция и легкий карбонат кальция.
1. В чем разница между тяжелым карбонатом кальция и легким карбонатом кальция?
Тяжелый карбонат кальция и легкий карбонат кальция играют соответствующие роли в резиновой и пластмассовой промышленности. С академической точки зрения между ними существует много различий, таких как источник, насыпная плотность, значение pH, содержание влаги, форма кристаллов, величина поглощения масла и т. Д. Давайте посмотрим на различия между тяжелым карбонатом кальция и легким кальцием. карбонат.
(1) Источник:
Тяжелый карбонат кальция (обычно известный как измельченный карбонат кальция) может быть получен путем прямого измельчения природного кальцита, известняка, мела и скорлупы механическим способом (мельница Раймонда или другая мельница высокого давления). Поскольку объем осаждения тяжелого карбоната кальция меньше, чем у легкого карбоната кальция, он называется тяжелым карбонатом кальция.
Легкий карбонат кальция, также известный как осажденный карбонат кальция, представляет собой кальцинированный известняк и другое сырье для производства извести (основным компонентом является оксид кальция) и диоксида углерода, а затем добавляют воду для варки извести для получения известкового молока (основной компонент - это оксид кальция). гидроксид кальция), а затем диоксид углерода добавляют для карбонизации известкового молока с образованием осадка карбоната кальция, и, наконец, проводят дегидратацию, сушку и измельчение. Или его получают путем двойной реакции разложения карбоната натрия и хлорида кальция с образованием осадка карбоната кальция, который затем обезвоживают, сушат и измельчают. Поскольку объем осаждения легкого карбоната кальция (2,4–2,8 мл / г) больше, чем объем осаждения тяжелого карбоната кальция (1,1–1,9 мг / л), он называется легким карбонатом кальция.
(2) Плотность упаковки разная.
Наиболее очевидная разница между тяжелым кальцием и легким кальцием заключается в разной насыпной плотности продуктов. Насыпная плотность продуктов с тяжелым кальцием больше, обычно 0,8 ~ 1,3 г / см3; в то время как насыпная плотность легких кальциевых продуктов невелика, в основном 0,5 ~ 0,7 г / см³; насыпная плотность некоторых продуктов из нанокарбоната кальция еще ниже и может достигать около 0,28 г / см³. По объему упаковки продуктов мы можем примерно выделить продукты с тяжелым кальцием и легким кальцием. Как правило, большая часть продуктов с тяжелым кальцием составляет 25 кг / упаковка, и объем упаковки продукта небольшой, в то время как легкие продукты с кальцием того же качества имеют больший объем упаковки. Некоторые продукты с нанокарбонатом кальция также расфасовываются по 15 кг / упаковка или 20 кг / упаковка.
(3) белизна разная
Поскольку в продукте из тяжелого карбоната кальция содержится много примесей, белизна продукта обычно составляет 89% - 93%, а некоторые продукты могут достигать 95%. Легкие кальциевые продукты производятся путем химического синтеза, многие примеси удаляются, а чистота продуктов очень высока. Таким образом, белизна большинства продуктов составляет 92% - 95%, а некоторых продуктов может достигать 96% - 97%. Это также основная причина, по которой легкие кальциевые продукты в основном используются для розлива высококачественных или светлых продуктов.
(4) Функция модификации отличается
Есть небольшие различия между модифицирующими эффектами тяжелого карбоната кальция и легкого карбоната кальция. Тяжелый карбонат кальция лучше по прочности на разрыв, а легкий карбонат кальция лучше по ударной вязкости и жесткости. Как правило, поверхность пластика с легким карбонатом кальция более гладкая, а плотность ниже; технологическая текучесть тяжелого кальциевого пластика лучше, а свойства пластика, наполненного мелкими частицами тяжелого кальция, также лучше.
(5) Размер частиц отличается
Размер частиц тяжелого карбоната кальция составляет 0,5 ~ 45 мкм, а размер частиц продукта зависит от измельчающего оборудования. Размер частиц обычных легких кальциевых продуктов обычно составляет 0,5-15 мкм, что трудно точно измерить из-за его веретенообразной формы, которая обычно находится в диапазоне; нанокарбонат кальция в легком кальции более мелкий, и размер обычно составляет 20-200 нм. Размер частиц обычного легкого карбоната кальция обычно составляет около 2500 меш, что может соответствовать эксплуатационным требованиям труб и профилей из ПВХ. Поэтому с точки зрения размера частиц легкий карбонат кальция традиционно используется для изготовления труб и профилей из ПВХ. В прошлом из-за ограниченности оборудования для дробления тяжелый карбонат кальция не мог достичь такой степени измельчения. Теперь размер частиц тяжелого карбоната кальция может полностью удовлетворить потребности, даже меньше, чем у легкого карбоната кальция. Поэтому можно выбрать как трубы ПВХ, так и профили.
(6) Разница в цене:
Обработка тяжелого карбоната кальция в основном осуществляется путем механического дробления и измельчения; Производство легкого карбоната кальция осуществляется путем химической реакции осаждения, которая намного сложнее, чем тяжелый карбонат кальция, и, соответственно, требования более жесткие. Следовательно, тяжелый карбонат кальция с таким же размером частиц примерно на 30% дешевле, чем легкий карбонат кальция. Если производительность позволяет, можно выбрать тяжелый карбонат кальция, который экономичнее и дешевле.
2. Как выбрать карбонат кальция в резиновой и пластмассовой промышленности?
Некоторые думают, что использование инородных пластиковых изделий в наполнителе кальция является основной позицией, классическая поговорка - 14-18: 1, поэтому пластмассовая промышленность должна попытаться использовать кальций вместо легкого кальция.
Использование тяжелого кальция и легкого кальция в пластмассовых изделиях аналогично использованию резиновых изделий. Некоторые производители сообщают, что при тех же условиях использование - 400 меш тяжелого кальция вместо легкого кальция имеет очевидные преимущества для продуктов, продаваемых на вес, но если продукты продаются по длине, площади или количеству, тяжелый кальций делает это. не имеют преимущества перед легким кальцием.
Например, если один и тот же вес материала наполнен одинаковым количеством материала, длина полученного продукта будет другой. Если трубка заполнена тяжелым кальцием, она будет на несколько тысячных меньше, чем трубка, заполненная легким кальцием. Для искусственной кожи или синтетической кожи, измеренной по площади, также может ощущаться разница в площади. Поэтому предприятиям по переработке пластмассовых изделий не следует так просто отказываться от использования легкого кальция.
С академической точки зрения, между ними существует много различий, таких как разные формы кристаллов, разные удельные площади поверхности, разные значения поглощения масла и так далее. В пластиковой матрице форма частиц тяжелого кальция или легкого кальция распределена в макромолекулах матрицы одна за другой или группами в виде рыхлых агрегатов в смоле матрицы, и состояние границы раздела между этими частицами и смолой макромолекулы напрямую связаны с механическими свойствами материалов.
Использование тяжелого или легкого кальция в пластмассовых изделиях - это не одно и то же. Мы должны полностью использовать их преимущества и объединить технические и экономические факторы для всестороннего рассмотрения.
Например, при производстве искусственной кожи из ПВХ ее можно разделить на метод соскабливания, метод каландрирования и метод экструзии в зависимости от производственного процесса, в то время как в методе соскабливания используется паста из ПВХ, в которую необходимо добавить много пластификатора. Маслоопоглощение легкого кальция в 4-5 раз выше, чем у тяжелого кальция. Следовательно, использование легкого кальция требует большего количества пластификатора для достижения такой же гибкости, чем использование тяжелого кальция. Если количество пластификатора можно уменьшить, использование тяжелого кальция может быть более экономичным.
Например, полипропиленовые тканые мешки, тканая ткань, упаковочная лента и другие однонаправленные эластичные изделия с использованием тяжелого карбоната кальция и легкого карбоната кальция в качестве наполнителей не обнаружили никакой разницы в длине. Установлено, что большая часть частиц наполнителя находится в пространстве между макромолекулами, образованном растяжением. После многократного растяжения и быстрого охлаждения морфология макромолекул быстро замораживается, в то время как истинная плотность легкого кальция и тяжелого кальция почти одинакова, поэтому влияние на конечную длину продукта неочевидно. С другой стороны, по сравнению с легким кальцием текучесть тяжелого кальция лучше, а цена намного ниже. Следовательно, в этом виде однонаправленных растягиваемых изделий он является абсолютно доминирующим.
Кроме того, в технологии формовки пластиковых дверных и оконных профилей наполнителем является легкий кальций, а его дозировка составляет 8-10 ч. Следует отметить, что формула, представленная зарубежными странами, является научной. Отправной точкой добавления карбоната кальция является улучшение общих характеристик профиля, а не использование дешевого сырья для снижения затрат.
3. Применение карбоната кальция в разлагаемых пластмассах.
PLA - один из самых быстроразвивающихся пластмасс на рынке. Карбонат кальция используется в качестве порошкового наполнителя при переработке сырья, чтобы обеспечить производительность и ценовой состав PLA. Этот метод также широко используется в традиционных пластиках, которые могут не только улучшить некоторые свойства, но и снизить стоимость пластмассового сырья. По сравнению с другими неметаллическими минеральными порошками, карбонат кальция имеет большие преимущества: низкая цена, легкое окрашивание, низкая твердость, меньший износ винта и штампа, хорошая термическая и химическая стабильность, легкость высыхания, нетоксичность и безвкусный вкус.
С технической точки зрения, это долгосрочный процесс замены неразлагаемых пластмасс материалами для защиты окружающей среды, и еще одной проблемой является пространство для улучшения разлагаемых пластиков с точки зрения сопротивления падению, термостойкости и коррозионной стойкости. Это также означает, что разлагаемый пластик Китая откроет возможности для развития. Ожидается, что к 2030 году спрос на разлагаемый пластик в Китае достигнет 4,28 миллиона тонн, а объем рынка может достичь 85,5 миллиардов юаней. Благодаря относительно низкой цене сверхмелкий карбонат кальция, легкий карбонат кальция и нанокарбонат кальция могут способствовать разложению пластмасс и относительно безопасны для окружающей среды. В будущем доля добавок в разлагаемых пластиках будет все больше и больше, а перспективы рынка будут все более широкими.
4. Недавняя ситуация с производством карбоната кальция в Китае.
Несомненно, Китай богат минеральными ресурсами карбоната кальция. В августе новые месторождения карбоната кальция были обнаружены в Гуанси и Хунани с общим запасом 607,5 миллионов тонн, что обеспечило достаточные ресурсы для развития местной промышленности карбоната кальция.
В последние годы промышленность по производству карбоната кальция в Китае демонстрирует устойчивую тенденцию к росту. В 2019 году производство карбоната кальция в Китае составляет 35,95 млн тонн, в том числе 13,5 млн тонн легкого карбоната кальция и 22,45 млн тонн тяжелого карбоната кальция; объем импорта - 49000 тонн, объем экспорта - 122000 тонн, видимое потребление - 35,877 млн тонн.
Цена на продукцию также демонстрирует тенденцию к росту. Тяжелые продукты из карбоната кальция увеличиваются с 535 юаней / тонну в 2014 году до 572 юаней / тонну в 2019 году, а легкие продукты из карбоната кальция увеличиваются с 640 юаней за тонну в 2014 году до 822 юаней за тонну в 2019 году. с 16,696 млрд юаней в 2014 году до 24,178 млрд юаней в 2019 году при совокупном темпе роста 7,69%. В 2019 году объем производства карбоната кальция в Китае составляет 24,178 миллиарда юаней, включая 11,208 миллиарда юаней легкого карбоната кальция и 12,97 миллиарда юаней тяжелого карбоната кальция.
5. ALPA x Передовая технология в промышленности карбоната кальция (неметаллические минералы)
В области переработки неметаллических минералов ALPA может предоставить следующие основные технологии:
（1） Крупномасштабное и низкозатратное производство может быть реализовано с использованием процесса классификации шаровой мельницы. Взяв в качестве примера карбонат кальция, одна производственная линия D97: 10 мкм может производить 100000 тонн продукции в год, а потребление энергии на тонну продукции может достигать 150 градусов. Подходящие минералы включают кальцит, мрамор, известняк, кварц, циркониевый песок и т. Д. полевой шпат, жила угля, доломит, магнезит и др.
（2） Ультратонкое и недорогое производство может быть реализовано с использованием технологии паровой мельницы. На примере талька размер частиц талька может достигать 1 мкм, а толщина талька - 300 нм. Подходящие минералы включают тальк, графит, слюду, волластонит, волокнистый брусит, аттапульгит, каолин и т. Д.
（3） Ультратонкое и сверхчистое производство может быть реализовано с использованием технологии струйной мельницы, которая подходит для обработки полезных ископаемых с высокой добавленной стоимостью. На примере кварца размер частиц продукта может достигать 2 мкм, а количество металлических примесей в продукте составляет менее 10 частей на миллион. Подходящие минералы включают тальк, кварц, барит, графит, турмалин, майфанит и т. Д.
（4） Технология модификации поверхности может соответствовать применению минералов в резиновой и пластмассовой промышленности, например, процесс модификации трехвалковой мельницы, процесс модификации турбо-мельницы, процесс модификации штифтовой мельницы, процесс прерывистой модификации высокоскоростного миксера и т. Д. Различные процессы модификации и модификаторы могут использоваться в соответствии с различными материалами, и самая высокая скорость покрытия может быть достигнута с наименьшим количеством модификатора. Количество модификатора составляет около 0,8-1,2%, а степень покрытия составляет около 98%.
Концепция экологически чистой обработки неминерального порошка:
（1） Значение зеленого ： Сухой процесс, без выбросов трех отходов; герметичное отрицательное давление, отсутствие утечки пыли и шумового загрязнения; автоматизация, интеллект и сети; он может реализовать высокоэффективную утилизацию твердых отходов и хвостов, рекомендуя согласованное оборудование в соответствии с требованиями. Реагируя на изменения в охране окружающей среды и труда.
（2） Значение высокой ценности ： Идти в ногу с потребностями пользователей в преобразовании и обновлении, предоставляя продукты с высокой добавленной стоимостью, основанные на материаловедении. Направление исследований фокусируется на размере частиц и их распределении, форме, чистоте, дисперсии и модификации поверхности, определяет технологию обработки на основе их минералогического состава и структурных характеристик и предоставляет индивидуальные решения в сочетании с требованиями защиты окружающей среды.
Как выбрать тип настольной вальцовой мельницы для известнякового порошка
Что такое известняк? Я считаю, что все знакомы с известняком. Известняк можно увидеть повсюду на нашем производстве и в жизни. Он имеет высокую прикладную ценность и является обычным сырьем. Итак, какая мельница может перерабатывать известняковый порошок? Как выбрать? Фактически, настольная вальцовая мельница - это новый тип помольной мельницы, который повышает эффективность обработки известнякового порошка. При формулировании плана выбора и конфигурации команде НИОКР необходимо объединить больше информации о измельчении, чтобы разработать более разумный план конфигурации. А теперь давайте проверим.
1. Узнайте, что такое известняк.
При составлении плана выбора обязательно нужно полностью разбираться в материале. Только зная его физические и химические свойства, перспективы применения и другую информацию, мы можем соответственно сформулировать более разумный выбор и конфигурацию. Основным компонентом известняка является карбонат кальция, который широко используется в области строительных материалов. Его главное свойство заключается в том, что он может разлагать оксид кальция и диоксид углерода при высокой температуре. Следовательно, это важное промышленное сырье. При выборе мельницы необходимо учитывать различный размер, температуру и вязкость известняка, и модель мельницы, естественно, отличается, что стало важным параметром при выборе мельницы.
2. Какая мощность требуется заказчику
На самом деле этот момент очень важен для выбора. У производителей мельниц есть много типов мельниц, а также много типов мельниц, которые могут измельчать известняк. Некоторые мельницы имеют высокую производительность, но большие потери. Другие заводы имеют низкую производственную мощность, но экономят энергию. Для разных покупателей лучше подходят только подходящие. Поэтому ALPA с научной точки зрения настраивает план выбора и конфигурации, и особенно важны требования к производственной мощности.
3. Какая требуемая тонкость готового продукта?
Любой, кто знает порошковую промышленность, говорит, что в разных областях разные требования к тонкости порошка. В этой области более важен только выбор правильного станка для измельчения порошка подходящей степени измельчения. Если тонкость готового продукта не соответствует требованиям, каким бы большим ни был выпуск, он будет беспомощен. Таким образом, покупателям необходимо вовремя предоставлять тонкость продукта. Это требование имеет решающее значение при выборе и конфигурации мельницы.
После подробного рассказа, приведенного выше, каждый должен лучше понять, что три фактора, природа материала, производственная мощность и тонкость готового продукта, являются важными ориентирами для составления подходящего плана выбора.