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| 碳酸鈣粉體改性研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-09-24 09:59:21 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）碳酸鈣（包括重鈣和輕鈣）具有原料易得、價(jià)格低廉，穩定性好、色澤單純、無(wú)毒等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于塑料、橡膠、造紙、油墨、建材、電線(xiàn)電纜等領(lǐng)域，成為用量最大的填充材料。
但由于碳酸鈣屬無(wú)機粉體，粒子表面是親水疏油的，呈強極性，在有機介質(zhì)中難以分散均勻，與基材之間結合力低，在受外力沖擊時(shí)，易造成界面缺陷，導致材料性能下降；納米級的碳酸鈣粉末，表面能高，吸附作用越強，粒子互團聚, 無(wú)法在聚合物基體中很好分散，從而影響其使用的實(shí)際效果。因此，只有對碳酸鈣進(jìn)行改性,才能獲得高性能且滿(mǎn)足實(shí)際應用的功能性改性填充專(zhuān)用料。
1 碳酸鈣改性研究進(jìn)展
1.1 機械力化學(xué)改性
碳酸鈣的在超細粉碎過(guò)程中，機械能使顆粒的表面結構、表面成分、表面性質(zhì)、內部晶格缺
陷、非晶質(zhì)化、游離基生成、電荷不平衡等系列變化。在這種情況下，碳酸鈣粉體與改性劑之間具有較高的反應活性，改性劑有效覆蓋在碳酸鈣粉體表面，達到表面改性的目的。
鄭桂兵等在介質(zhì)攪拌磨中采對重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行改性處理。實(shí)驗結果表明，介質(zhì)攪拌磨中機械化學(xué)作用對重鈣改性起著(zhù)積極的作用，重鈣顆粒得到良好的疏水化改性，并使得重鈣的粒度減小、比表面積增大，提高了重鈣粉體作為填料的功能性。
王林江等對CaCO3進(jìn)行超細粉碎與表面一體化改性研究。結果表明：在機械力作用下產(chǎn)生的CaCO3表面活性高，有利于提高改性效果。
1.2 表面化學(xué)改性
1.2.1 偶聯(lián)劑改性碳酸鈣粉體
用于改性碳酸鈣粉體常見(jiàn)的偶聯(lián)劑有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑等。
施凱等提出鈦酸酯偶聯(lián)劑在填充體系中具有增塑作用和界面粘合作用，經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑改
性后，碳酸鈣表而包覆一層單分子膜，從而使碳酸鈣的表面性質(zhì)發(fā)生根本變化。
唐艷軍等采用鋁鋯偶聯(lián)劑和棕櫚酸改性納米CaCO3 粉體，實(shí)驗結果表明，經(jīng)表面改性，納米CaCO3的表面能和極性分量明顯降低，其在有機溶液中的吸附功增大，界面張力大大降低。
1.2.2 有機物改性碳酸鈣粉體
用于改性碳酸鈣粉體常見(jiàn)的有機物有脂肪酸（鹽）、硬酯酸等，這類(lèi)有機物分子結構一端是親水性基團，如羥基和碳酸鈣分子之間進(jìn)行化學(xué)結合，形成單分子活性層，在此活性層上由于脂肪酸的親油性基團，可防止碳酸鈣分子之間團聚，提高分散程度；而分子的另外一端則是長(cháng)鏈烷基，與聚合物分子相似，具有一定的相容性。
楊眉等用脂肪酸處理碳酸鈣填充丁苯橡膠，發(fā)現其最佳條件改性溫度100℃，用量為1.4%。與未改性的碳酸鈣相比，脂肪酸改性碳酸鈣填充丁苯硫化膠的拉伸強度及扯斷伸長(cháng)率有較明顯的提高。
韓躍新等研究得出用硬脂酸改性納米碳酸鈣的最佳條件：硬脂酸量2.5%，料漿濃度9%，改性溫度90℃，改性時(shí)間40min，攪拌速率2500r/m烘干溫度100℃；這樣所得改性納米碳酸鈣產(chǎn)品的活化指數達到94%以上，白度在96%以上，表面呈現親油疏水性。
1.2.3 聚合物改性碳酸鈣粉體
聚合物表面處理可分為反應性纖維素表面處理和接枝聚合物表面理兩種。反應性纖維素表面處理改性的機理類(lèi)似于脂肪酸，可通過(guò)物理吸附在碳酸鈣表面，也可反應而結合在碳酸鈣粉末表面，形成表面吸附改層，從而達到其改性目的。
王平華等分別將未經(jīng)過(guò)表面處理和經(jīng)過(guò)PMMA包覆的納米碳酸鈣粒制備成母料并與PP復合，發(fā)現經(jīng)改性的母料能均勻穩定地分散于基體中，有效地提高了復合材料的力學(xué)性能，應用方便，操作工藝簡(jiǎn)單，適宜業(yè)化生產(chǎn)。
張雪琴等將甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）雙單體在納米碳酸鈣粒子存在下的水相懸浮液中進(jìn)行無(wú)皂乳液聚合包覆納米碳酸鈣制備聚合物復合微粒，研究結果表明：復合微粒對PVC可同時(shí)起到增強和增韌的作用。
1.2.4 無(wú)機物改性碳酸鈣粉體
近年來(lái)，人們開(kāi)始研究通過(guò)在納米碳酸鈣表面包覆其它無(wú)機物等手段，來(lái)達到改變碳酸鈣表面性質(zhì)的目的。
岳林海等合成了表面包覆SiO2的超細CaCO3，實(shí)驗發(fā)現SiO2以無(wú)定形包覆于CaCO3表面，包覆無(wú)機SiO2層，可使其在一定程度上具有SiO2的性質(zhì)，表面光滑度、耐酸性、分散性、比表面積等都有較大的提高，能大大改善其在造紙、食品等行業(yè)中的應用性。
2 碳酸鈣粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展趨勢
（1）生產(chǎn)工藝高效簡(jiǎn)易化：研制高效、操作容易、改性效果好的生產(chǎn)工藝，實(shí)現表面處理的條件可控制、節能、簡(jiǎn)化的新改性方法。
（2）尺寸納米化：納米CaCO3 其晶體結構和表面電子結構發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通CaCO3不具有的許多優(yōu)越性能，將其填充到橡膠、塑料等材料中，能提高制品的耐熱性、硬度和剛度等。
（3）填充料綠色化：在提倡保護環(huán)境產(chǎn)品綠色化走可持續發(fā)展道路的今天，研制開(kāi)發(fā)生產(chǎn)環(huán)境友好的碳酸鈣填充專(zhuān)用料顯得尤為重要。
（4）填充料功能化：科技的發(fā)展對材料性能提出更高的要求，也促進(jìn)了填充料向功能、多功能復合型方向發(fā)展。
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