碳酸鈣表面改性常用改性劑有哪些

在實(shí)際生產(chǎn)中，碳酸鈣的表面處理主要分為干法改性和濕法改性。對于重鈣、部分低檔次輕鈣等普通產(chǎn)品，可采用干法處理，對于納米碳酸鈣、專用碳酸鈣等中高檔次的產(chǎn)品則需采用濕法處理。

1、碳酸鈣干法改性常用改性劑

干法改性是將表面處理劑與碳酸鈣粉末直接混合，通過高速旋轉(zhuǎn)、噴淋等方式，使改性劑一端的基團(tuán)與碳酸鈣表面形成強(qiáng)化學(xué)鍵，另一端與高分子材料發(fā)生反應(yīng)或物理纏繞，從而實(shí)現(xiàn)對碳酸鈣的表面改性。

干法改性的工藝原理簡單，設(shè)備要求也不高，但此法缺點(diǎn)也很明顯，無法達(dá)到非常均勻的包覆效果，總有部分碳酸鈣無法被包覆，這將導(dǎo)致產(chǎn)品在應(yīng)用時(shí)使制品出現(xiàn)缺陷。故干法改性一般適用于對性能要求不太高的產(chǎn)品。

干法改性工藝使用的表面處理劑主要有：

鈦酸酯類：主要分為單烷氧型，螯合型和配位型三大類。單烷氧型因含有功能性基團(tuán)，比較適合干法改性；螯合型因含有乙二醇基，比較適合濕法改性工藝；而配位型一般難溶于水，不與酯發(fā)生反應(yīng)，適合干法改性。

鋁酸酯類：常溫下為白色蠟狀固體，熱分解溫度高、約300℃，具有反應(yīng)活性強(qiáng)，無毒、味弱、價(jià)格較低、適用范圍廣等特點(diǎn)，但因?yàn)橐姿猓佀狨ブ贿m合于干法改性工藝。由于鋁酸酯對PVC有良好的熱穩(wěn)定性和潤滑性，其已廣泛應(yīng)用于碳酸鈣表面處理及塑料產(chǎn)品的加工中。

硼酸酯類：常溫下為白色粉狀或塊狀固體，由于具有優(yōu)異的抗水解性和熱穩(wěn)定性，硼酸酯不僅可以應(yīng)用于干法改性，濕法改性也同樣適合。

磷酸酯類：表面處理時(shí)，可以與碳酸鈣表面鈣離子發(fā)生反應(yīng)生成磷酸鈣包覆在碳酸鈣表面，從而達(dá)到表面改性功能。用磷酸酯處理過的碳酸鈣在應(yīng)用時(shí)可提高材料的加工、機(jī)械性能，同時(shí)也可改善制品的阻燃性和耐腐蝕性。

2、碳酸鈣濕法改性常用改性劑

濕法改性是將表面處理劑溶于水，加入到碳酸鈣水溶液中，通過控制加入速度，溶液溫度，包覆時(shí)間來進(jìn)行表面處理的一種方法。

相較于干法改性，濕法改性的包覆效果明顯更好，包覆的更加均勻，得到的產(chǎn)品質(zhì)量也更加穩(wěn)定。目前絕大多數(shù)納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)均采用的是濕法改性技術(shù)。

濕法改性工藝使用的表面處理劑主要有：

硬脂酸（鹽）類：是碳酸鈣濕法改性最常使用的表面處理劑之一，屬陰離子表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)一端為長鏈烷基，為親油性基團(tuán)，與高分子材料有很好的相容性，另一端為羧基，是親水性基團(tuán)，RCOO-可與碳酸鈣溶液中的Ca2+，CaHCO3+，CaOH+等反應(yīng)生成脂肪酸鈣包覆在碳酸鈣表面，使碳酸鈣表面由親水性變?yōu)橛H油性。

磷酸酯類：其改性機(jī)理主要是通過與Ca2+反應(yīng)生成磷酸酯鈣和磷酸酯氫鈣包覆在碳酸鈣表面。根據(jù)在酸、堿性環(huán)境中改性機(jī)理的差異表明，在堿性環(huán)境中更有利于磷酸酯改性過程的進(jìn)行。

季胺鹽類：屬于陽離子表面活性劑，其作用原理是帶正電的一端與碳酸鈣表面通過靜電吸附在一起，而另一端則與高分子材料發(fā)生交聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)改性過程。有研究人員通過十六烷基二甲基烯丙基氯化銨對碳酸鈣進(jìn)行改性，產(chǎn)品在橡膠填充劑中獲得了較好效果。

資料來源：《范體國. 納米碳酸鈣的制備和應(yīng)用[D].湖北工業(yè)大學(xué),2018》