服務熱線:

0571-88543756

液體/粉體物料

輸送處理技術&解決方案

關注微信公眾號

服務熱線

0571-88543756

輸送處理技術&解決方案

关于新利app

新利app产品

聯係我們

地址:浙江杭州餘杭區仁和科技創新園1幢

0571-88543756

sthbkj@vip.163.com

>
新聞中心
>
>
納米碳酸鈣常用10大類表麵改性劑

納米碳酸鈣常用10大類表麵改性劑

瀏覽量
納米碳酸鈣直接用於有機高分子基質中存在兩個缺陷:
  • 一是分子間力、靜電作用、氫鍵、氧橋等會引起碳酸鈣粉體的團聚;

  • 二是納米碳酸鈣表麵具有親水性較強且呈強堿性的羥基,會使其與聚合物的親和性變差,易形成團聚體,造成在高聚物中分散不均勻,導致兩種材料間界麵缺陷,無法體現出納米碳酸鈣的納米效應。

 
隨著納米碳酸鈣的應用領域不斷擴大,這些缺點更加明顯。為了充分發揮納米碳酸鈣的優勢,改善納米碳酸鈣的性能,必須采用不同的表麵改性方法和改性劑進行表麵改性處理。
納米碳酸鈣常用的改性劑主要有偶聯劑、表麵活性劑、聚合物、無機物等。
1、鈦酸酯偶聯劑
鈦酸酯偶聯劑可以分為單烷氧型、配位型及螯合型,為了提高其反應的均勻性,需采用惰性溶劑進行溶解和稀釋,再以噴霧形式加入表麵改性機,可以更好地與碳酸鈣顆粒進行分散混合、表麵化學包覆。
鈦酸酯改性效果較好,曾得到廣泛應用,但鈦酸酯呈棕色影響到改性後產品的白度,且價格較貴,並可能危害人體健康(導致肝癌)。
2、鋁酸酯偶聯劑
鋁酸酯一端的烷氧基可與碳酸鈣表麵的自由質子反應,另一端能和高聚物分子鏈產生纏繞或交聯作用,其性能優於鈦酸酯。
鋁酸酯改性後的碳酸鈣能較好分散於有機介質中,力學性能得到改善,並且能提高產品的物理機械性能和加工性能,在填充塑料等製品中應用廣泛。
鋁酸酯的優點是:顏色較淺,無毒,熱分解的溫度較高,價格低廉,包裝、運輸方便,因此適用範圍廣泛。鋁酸酯的缺點是易水解,不能用於濕法表麵改性工藝。
3、硼酸酯偶聯劑
硼酸酯偶聯劑作為改性劑使用,具有很多優點:無毒並且抑菌,偶聯功能優異,熱穩定性能好,具有良好的抗水解能力。因此,硼酸酯作為納米碳酸鈣改性劑,不僅用於幹法表麵改性工藝,也可用於濕法改性處理。
4、脂肪酸(鹽)
脂肪酸(鹽)的作用機理是利用碳酸鈣表麵分布著大量親水性的羥基,呈現較強堿性的特點,其RCOO-與碳酸鈣漿液中的Ca2+、CaHCO3+、CaOH+等組分反應生成脂肪酸鈣沉澱物,包覆在碳酸鈣粒子表麵,脂肪酸鈣中的烴基使碳酸鈣的表麵性質由親水變成親油。
納米碳酸鈣經脂肪酸改性後,分散性提高,與有機高分子材料具有較好相容性。用脂肪酸(鹽)改性的碳酸鈣主要應用於填充PVC塑料、電纜材料、膠黏劑、油墨、塗料等。其中,硬脂酸(鹽)是碳酸鈣最常用、也是十分廉價的表麵改性劑。
5、磷酸酯(鹽)和縮合磷酸
磷酸酯(鹽)改性劑也屬於陰離子型表麵活性劑,主要是通過磷酸酯腐蝕碳酸鈣表麵生成磷酸酯鈣和磷酸酯氫鈣,其緊密包覆在納米碳酸鈣顆粒表麵,長鏈烷基朝外排列,使得納米碳酸鈣呈疏水性
經磷酸酯改性的納米碳酸鈣應用於複合材料中,不僅能提高材料的加工性能和機械性能,而且能改善耐酸性和阻燃性。
采用縮合磷酸(偏磷酸或焦磷酸)對碳酸鈣粉體進行表麵改性,可克服碳酸鈣粉體耐酸性差、表麵pH高等缺點。改性後產品的pH為5.0~8.0(改性前pH為9.0~10.5),難溶於醋酸等弱酸中,耐酸性較好。
另外,在碳酸鈣碳化過程中加入硫酸鋅和水玻璃進行表麵改性,所得產品應用於丁苯橡膠時,可改善其斷裂伸長率和撕裂強度。
6、季胺鹽類
季胺鹽類是一種陽離子表麵活性劑,其分子的一端可以和高分子材料發生交聯,另一端帶正電可以在碳酸鈣表麵發生靜電吸附。
7、反應性單體、活性大分子
反應性單體中帶有不飽和鍵的小分子羧酸能與納米碳酸鈣作用,分散納米碳酸鈣;利用其反應性(不飽和鍵)可與聚烯烴發生接枝,形成接枝物,強化納米碳酸鈣與聚合物間的界麵作用。
活性大分子中帶有的大分子能在碳酸鈣表麵發生作用,改善其與有機高分子材料間的親和力和分散性。
8、聚合物
聚合物可在碳酸鈣表麵定向吸附,使碳酸鈣具有電荷特性並在碳酸鈣粒子表麵形成物理或化學吸附層,增大粒子之間的距離,防止碳酸鈣粒子間粘連團聚,進而改善分散性。常用的聚合物主要有低聚物、高聚物和水溶性高分子。
9、超分散劑
超分散劑不同於傳統的表麵活性劑,主要由溶劑段和錨固段組成。其錨固段一般為極性基團,可以單點錨固或多點錨固的形式緊密結合於顆粒表麵;溶劑段極性各異,分別適用於不同極性的聚合物改性。
理論上講,通過調整兩段物質相對分子質量大小和官能團,可以獲得幾乎滿足所有要求的表麵處理劑。
10、無機物
無機物改性劑一般不能使碳酸鈣由親水變成疏水,但能改善納米碳酸鈣的分散性與耐酸性,若與其他改性劑結合使用,效果較佳。常用的主要有偏磷酸(鹽)、多聚磷酸(鹽)、鋁酸(鹽)、明礬、鋇鹽等。
無機電解質吸附在碳酸鈣粒子表麵,一方麵能提高其表麵的電位值並誘發空間位阻效應,產生雙電層靜電排斥作用,因而能改善粒子的分散性;另一方麵,由於空間位阻作用使得氫離子無法接觸到內層碳酸鈣粒子,顯著提高其耐酸性。
 
參考資料:
[1]陽鐵健,顏鑫.納米碳酸鈣表麵改性技術研究進展[J].無機鹽工業,2012,44(02):9-12.
[2]楊煜莉.改性納米碳酸鈣的製備及其在潤滑油中的應用[D].浙江大學,2016.
[3]江星星.納米碳酸鈣表麵的改性及其機理研究[D].浙江工業大學,2014.