การปรับเปลี่ยนพื้นผิว (การเปิดใช้งาน) ของทัลค์และการประยุกต์ใช้ในพลาสติกและสารเคลือบ

ทัลค์เป็นซิลิเกตไฮเดรตที่มีสูตรเคมี 3MgO·4SiO2·H2O รูปร่างของผลึกอาจเป็นแผ่น ใบ เข็ม หรือก้อนก็ได้

โครงสร้างของทัลค์บริสุทธิ์ประกอบด้วยชั้นของบรูไซต์ (แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์, MgO·H2O) ที่อยู่ระหว่างชั้นซิลิกาสองชั้น โดยชั้นต่างๆ จะอยู่ด้านบนและชั้นทัลค์ที่อยู่ติดกันจะยึดติดกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์ที่อ่อน เมื่อถูกเฉือน ชั้นต่างๆ จะเลื่อนไปมาได้ง่าย

ทัลค์ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีส่วนใหญ่ ไม่สลายตัวเมื่อสัมผัสกับกรด เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ไม่ดี มีความสามารถในการนำความร้อนต่ำและทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนสูง และไม่สลายตัวเมื่อถูกความร้อนถึง 900°C

คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของทัลค์ทำให้เป็นสารตัวเติมที่ดีและใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านพลาสติกและสารเคลือบผิว แต่พื้นผิวที่มีคุณสมบัติชอบน้ำของทัลค์จำกัดการใช้งานในสาขาที่ไม่ชอบน้ำบางสาขา เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและขยายขอบเขตการใช้งานต่อไป จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนพื้นผิว

1. วิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและตัวปรับเปลี่ยนที่ใช้กันทั่วไปสำหรับทัลค์

(1) ตัวปรับเปลี่ยนพื้นผิวที่ใช้กันทั่วไปสำหรับทัลค์

เพื่อให้ทัลค์ยึดเกาะกับพอลิเมอร์ได้ดีขึ้น ปัจจุบันมีตัวปรับเปลี่ยนหลักสองประเภทที่ใช้ในการปรับเปลี่ยน:

สารจับคู่: ไททาเนต อะลูมิเนต ไซเลน และกรดสเตียริก ไททาเนตเป็นที่นิยมใช้กันมากกว่า โครงสร้างโมเลกุลของสารนี้คือ R´-O-Ti-(O-X-R-Y)n โดยที่ R´O- สามารถทำปฏิกิริยากับโครงสร้างทางเคมีของพื้นผิวของสารตัวเติมได้ R เป็นกลุ่มพันกันเป็นสายยาวที่มีโครงสร้างเป็นไขมันหรืออะโรมาติก ซึ่งสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างพอลิเมอร์และสารตัวเติมได้ และ Y เป็นกลุ่มปฏิกิริยาที่ใช้งานได้ซึ่งสามารถเชื่อมขวางหรือพันธะในระบบการเติมพอลิเมอร์ได้

สารลดแรงตึงผิว: ส่วนใหญ่เป็นโซเดียมโดเดซิลเบนซีนซัลโฟเนต โซเดียมโดเดซิลซัลโฟเนต โดเดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ โดเดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์ โซเดียมโอเลฟินซัลโฟเนต เป็นต้น ซึ่งมีผลเช่นเดียวกับตัวแทนจับคู่ในการปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างพอลิเมอร์และสารตัวเติม แต่กลไกในการจับกับพื้นผิวของสารตัวเติมนั้นแตกต่างจากตัวแทนจับคู่

(2) วิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของแป้งทัลคัม

การปรับเปลี่ยนการเคลือบพื้นผิว: การเคลือบพื้นผิวของอนุภาคด้วยสารลดแรงตึงผิวเพื่อให้อนุภาคมีคุณสมบัติใหม่เป็นวิธีการทั่วไปในปัจจุบัน
วิธีการทางกลเคมี: วิธีการดัดแปลงที่ใช้การบด การเสียดสี และวิธีการอื่น ๆ เพื่อเพิ่มกิจกรรมบนพื้นผิว วิธีนี้คือการบดและถูอนุภาคขนาดใหญ่เพื่อให้มีขนาดเล็กลง

การดัดแปลงฟิล์มภายนอก: วิธีการเคลือบชั้นโพลีเมอร์บนพื้นผิวของอนุภาคอย่างสม่ำเสมอเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของอนุภาค สำหรับแป้งฝุ่น สามารถบดและเปิดใช้งานก่อน จากนั้นดูดซับด้วยสารลดแรงตึงผิวภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง จากนั้นดูดซับด้วยโมโนเมอร์ผ่านสารลดแรงตึงผิว และในที่สุดโมโนเมอร์จะเกิดการโพลีเมอไรเซชันเพื่อให้ได้ผลของการเคลือบผิว

การดัดแปลงที่ใช้งานในพื้นที่: ใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างกลุ่มฟังก์ชันที่แตกต่างกันบนพื้นผิวของอนุภาคเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการดัดแปลงพื้นผิว

การดัดแปลงพื้นผิวพลังงานสูง: ใช้การคายประจุพลังงานสูง รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีพลาสมา ฯลฯ เพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาค วิธีนี้ใช้พลังงานมหาศาลที่สร้างขึ้นจากการคายประจุพลังงานสูง รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีพลาสมา ฯลฯ เพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาค ทำให้พื้นผิวของอนุภาคมีการใช้งาน ปรับปรุงความเข้ากันได้ของอนุภาคและโพลีเมอร์

การดัดแปลงปฏิกิริยาการตกตะกอน: การดัดแปลงโดยใช้ปฏิกิริยาการตกตะกอน วิธีนี้ใช้เอฟเฟกต์การตกตะกอนเพื่อเคลือบผิวของอนุภาคเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การดัดแปลง

2. การใช้ผงทัลคัมในด้านพลาสติก

ผงทัลคัมเติมพลาสติกเพื่อปรับปรุงความแข็ง ความเสถียรของมิติ และความลื่นของผลิตภัณฑ์ ป้องกันการคืบคลานที่อุณหภูมิสูง ลดการสึกหรอของเครื่องจักรการขึ้นรูป และทำให้พอลิเมอร์มีความแข็งและทนต่อการคืบคลานเพิ่มขึ้นโดยการบรรจุในขณะที่ความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หากจัดการอย่างถูกต้อง จะสามารถปรับปรุงความต้านทานต่อแรงกระแทกจากความร้อนของพอลิเมอร์ ปรับปรุงการหดตัวจากการขึ้นรูปของพลาสติก โมดูลัสความยืดหยุ่นในการดัดงอ และความแข็งแรงผลผลิตแรงดึงของผลิตภัณฑ์

การใช้งานในวัสดุ PP: การใช้งานนี้ได้รับการศึกษาและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น กันชนรถยนต์ ชิ้นส่วนรอบเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนเครื่องปรับอากาศ แผงหน้าปัด ไฟหน้า แชสซี แป้นเหยียบ และชิ้นส่วนอื่นๆ

การใช้งานในรถยนต์: วัสดุ PP มีแหล่งที่มาที่หลากหลาย ความหนาแน่นต่ำ และสามารถดัดแปลงเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีได้ สามารถลดต้นทุน ลดน้ำหนัก และลดการใช้เชื้อเพลิงได้โดยไม่ลดคุณสมบัติเชิงกล ตัวอย่างเช่น พัดลมระบายความร้อนในรถยนต์ที่ฉีดวัสดุ PP ที่บรรจุแป้งทัลคัมนั้นไม่เพียงแต่มีน้ำหนักเบาและเสียงรบกวนต่ำเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการระบายความร้อนอีกด้วย