重質(zhì)碳酸鈣表面改性方法及企業(yè)應(yīng)用實例

重質(zhì)碳酸鈣是由天然碳酸鹽礦物粉磨而成，在破碎與粉磨過程中暴露出不飽和質(zhì)點，使其顆粒表面親水疏油，很難在有機(jī)高分子基質(zhì)中均勻分散，而表面改性是提升重質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用性能、提高適用性、拓展市場和用量所必須的重要手段，其目的是： （1）降低重質(zhì)碳酸鈣的表面能，防止團(tuán)聚； （2）提高重質(zhì)碳酸鈣在基體中的分散性； （3）增強(qiáng)重質(zhì)碳酸鈣表面與基體的界面親和性； （4）提高改性重質(zhì)碳酸鈣的專用性和功能性。 為了使改性重質(zhì)碳酸鈣的填充效果達(dá)到最佳，必須要考慮其應(yīng)用領(lǐng)域、加工方式、共混對象，對不同的基體和應(yīng)用領(lǐng)域有針對性地選擇合適的改性劑和改性方法。 　 重質(zhì)碳酸鈣表面化學(xué)改性 表面化學(xué)改性是利用改性劑分子中的官能團(tuán)和重質(zhì)碳酸鈣粉體表面的活性點進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附，使改性劑包覆在重質(zhì)碳酸鈣顆粒的表面，增強(qiáng)重質(zhì)碳酸鈣與填充有機(jī)基體的相容性和分散性，從而改善復(fù)合材料的加工性能和物理力學(xué)性能。 碳酸鈣的表面改性方法主要是化學(xué)包覆，輔之以機(jī)械力化學(xué)；使用的表面改性劑包括硬脂酸（鹽）、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑以及無規(guī)聚丙烯、聚乙烯蠟等。 1.偶聯(lián)劑改性 偶聯(lián)劑是兩性結(jié)構(gòu)化合物，可分為硅烷類偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、鋁酸酯類偶聯(lián)劑等，其改性機(jī)理均是重質(zhì)碳酸鈣表面的活性羥基與偶聯(lián)劑分子一端的短烷氧基鏈發(fā)生取代反應(yīng)，形成Z-O-Ca化學(xué)鍵，而偶聯(lián)劑分子另一端的親非極性的長烷基鏈與樹脂等有機(jī)基體發(fā)生機(jī)械纏繞或者某種化學(xué)反應(yīng)，從而把極性較大的重質(zhì)碳酸鈣與非極性的有機(jī)高分子緊密結(jié)合在一起，即把兩親性的偶聯(lián)劑作為一個中間媒介，提高重質(zhì)碳酸鈣在樹脂等有機(jī)基體中的相容性和分散性。 偶聯(lián)劑改性碳酸鈣原理 2.硅烷偶聯(lián)劑 硅烷偶聯(lián)劑是開發(fā)最早、應(yīng)用最廣的一類偶聯(lián)劑，對于一般的硅烷偶聯(lián)劑，因羥基數(shù)過少，和重質(zhì)碳酸鈣表面難發(fā)生甚至不發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，只有當(dāng)樹脂與硅烷偶聯(lián)劑有相似的基團(tuán)才能起到改性作用。 對重質(zhì)碳酸鈣表面處理較為有效的硅烷偶聯(lián)劑是一種多組分的硅烷偶聯(lián)劑，但此類硅烷偶聯(lián)劑價格昂貴，使用復(fù)雜，給工業(yè)生產(chǎn)帶來一定的麻煩，因此對于重質(zhì)碳酸鈣的改性很少使用硅烷偶聯(lián)劑。 3.鈦酸酯偶聯(lián)劑 鈦酸酯偶聯(lián)劑主要分為單烷氧基型、單烷氧基焦磷酸酯型、配位型和螯合型。其中單烷氧基型適合于不含游離水、只含化學(xué)鍵合水或物理鍵合水的干燥填充劑體系，而其他三類鈦酸酯偶聯(lián)劑對體系含水量無要求。利用鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的重質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用在橡膠行業(yè)中，可減少橡膠用量和防老劑用量，提高制品耐磨強(qiáng)度和抗老化性能。將單烷氧基鈦酸酯偶聯(lián)劑改性重質(zhì)碳酸鈣填充于涂料中，可提高其在涂料中的分散性和加工流動性。 雖然鈦酸酯偶聯(lián)劑的改性效果優(yōu)異，但本身易氧化而變色；分解溫度較低；鈦酸酯分子的親有機(jī)端易發(fā)生醇解或水解；不利于人體健康和生態(tài)環(huán)境等，這些弊端極大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。