用于碳酸鈣表面改性的偶聯(lián)劑主要是鈦酸酯和鋁酸酯偶聯(lián)劑,或者是復合偶聯(lián)劑。經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的碳酸鈣(包括輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣),除了用作硬質的聚氯乙烯的功能填料外,還廣泛用做膠粘劑、油墨、涂料等的填料和顏料。
1、鈦酸酯偶聯(lián)劑改性碳酸鈣
用鈦酸酯偶聯(lián)劑進行干法表面包覆改性的工藝流程
為了提高鈦酸酯偶聯(lián)劑與碳酸鈣作用的均勻性,一般用惰性溶劑,如液體石蠟(白油)、石油醚、變壓器油、無水乙醇等進行溶解和稀釋。鈦酸酯偶聯(lián)劑和惰性溶劑混合后以噴霧或滴加形式加入高速混合機中,這樣可以更好地與碳酸鈣顆粒分散混合,進行表面化學包覆。如采用連續(xù)式表面改性設備,也可以不要用溶劑預先對鈦酸酯偶聯(lián)劑進行稀釋。鈦酸酯偶聯(lián)劑用量依碳酸鈣的粒度和比表面積而定,一般為0.5%-3.0%。碳酸鈣的干燥溫度盡可能在偶聯(lián)劑閃點以下,一般為100-120℃。用鈦酸酯偶聯(lián)劑處理后的碳酸鈣,與聚合物分子有較好的相容性。同時,由于鈦酸酯偶聯(lián)劑能在碳酸鈣分子和聚合物分子之間形成分子架橋,增強了有機高聚物或樹脂與碳酸鈣之間的相互作用,可顯著提高熱塑料復合材料等的力學性能,如沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及伸長率等。2、鋁酸酯偶聯(lián)劑改性碳酸鈣鋁酸酯偶聯(lián)劑已廣泛應用于碳酸鈣的表面處理和填充塑料制品,如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。研究表明,經(jīng)鋁酸酯處理后的輕質碳酸鈣在可使碳酸鈣/液體石蠟混合體系的黏度顯著下降,說明改性后的碳酸鈣在有機介質中的分散性良好。此外,表面改性活化后的碳酸鈣可顯著提高CaCO3/PP(聚丙烯)共混體系的力學性能,如沖擊強度、韌性等。3、復合偶聯(lián)改性碳酸鈣復合偶聯(lián)體系是以碳酸鈣 偶聯(lián)劑為基礎,結合其他表面處理劑、交聯(lián)劑、加工改性劑對碳酸鈣表面進行綜合技術處理的工藝。碳酸 鈣復合偶聯(lián)改性體系工藝流程
復合偶聯(lián)體系中偶聯(lián)劑及各種助劑分述如下:
鈦酸酯偶聯(lián)劑。鈦酸酯偶聯(lián)劑多為液態(tài),易分布開來,但通常顏色較深,在要求白度高的產(chǎn)品中不適合。
硬脂酸。單獨使用硬脂酸處理碳酸鈣,效果不理想。單獨使用偶聯(lián)劑處理碳酸鈣,成本較高。將硬脂酸與鈦酸酯偶聯(lián)劑結合使用,可以收到較好的協(xié)同效果。硬脂酸的加入基本上不影響偶聯(lián)劑的偶聯(lián)作用。
同時,還可以減少偶聯(lián)劑的用量,降低生產(chǎn)成本。交聯(lián)劑雙馬來酞亞胺。復合偶聯(lián)劑體系中,采用交聯(lián)劑可以使無機填料通過交聯(lián)技術與基體樹脂緊密地結合在一起,進一步提高復合材料的各項機械力學性能。這是“白艷華”或簡單鈦酸酯偶聯(lián)劑表面處理難以達到的。加工改性劑-80樹脂等。各種加工改性劑主要是高分子化合物。加工改性劑可以顯著改善樹脂的熔體流動性、熱變形性能及制品表面的光澤等。
為了使所有碳酸鈣粒子表面都能包覆一層偶聯(lián)劑分子,可以改噴霧或滴加的方法為乳液浸漬的辦法,再經(jīng)過濾,烘干,粉碎后與交聯(lián)劑等助劑高速捏合(混合),均勻分散。
綜上所述,碳酸鈣復合偶聯(lián)體系的主要成分是碳酸鈣和鈦酸酯偶聯(lián)劑。鈦酸酯偶聯(lián)劑發(fā)揮了主要作用,在此基礎上,再配合交聯(lián)劑、表面活性劑、加工改性劑等可進一步增強碳酸鈣填料的表面活性,增加填料的用量,提高復合材料的性能。
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