Hafif kalsiyum karbonat, kimyasal işleme yöntemleriyle yapılır. Çünkü sedimantasyon hacmi (2.4-2.8mL/g), mekanik yöntemlerle üretilen ağır kalsiyum karbonatın sedimantasyon hacminden (1.1-1.9mL/g) daha büyüktür. Kimyasal formülü CaCO₃ olup, tüm güçlü asitlerle reaksiyona girerek buna karşılık gelen kalsiyum tuzları (kalsiyum klorür CaCl2 gibi) oluşturur ve aynı zamanda karbondioksit yayar. Sıcaklıkta (25 ℃), sudaki hafif kalsiyum karbonatın konsantrasyon ürünü 8.7/1029’dur ve çözünürlük 0.0014’tür; hafif kalsiyum karbonat sulu çözeltisinin pH değeri 9.5 ila 10.2’dir; havaya doymuş hafif kalsiyum karbonat sulu çözeltisi 8.0-8.6’nın PH değeri; Hafif kalsiyum karbonat toksik değildir, kokusuzdur, tahriş edici değildir, genellikle beyazdır ve nispi yoğunluğu 2.7-2.9’dur; sedimantasyon hacmi 2.5ml/g’nin üzerindedir ve spesifik yüzey alanı yaklaşık 5㎡/g’dir.

Kalsiyum karbonatın özellikleri

Beyaz toz veya renksiz kristal, kokusuz, tatsız. 82.5 ℃’de kalsiyum oksit ve karbondioksite ayrışır. Seyreltik asitte çözünür ve alkolde çözünmeyen karbondioksit yayar. İki çeşit kristal vardır, biri ortorombik aragonit ve diğeri altıgen eşkenar dörtgen kalsittir. Kalsit tahriş edicidir.

a.) Parçacıklar düzenli şekillere sahiptir ve tek dağılımlı tozlar olarak kabul edilebilir, ancak iğ, küp, iğne, zincir, küre, pul ve dörtgen sütun gibi çeşitli şekillerde olabilirler. Bu farklı kalsiyum karbonat şekilleri, reaksiyon koşulları kontrol edilerek hazırlanabilir.

b.) Partikül boyutu dağılımı dardır.

c.) Parçacık boyutu küçüktür, ortalama parçacık boyutu genellikle 1-3 um’dir. Hafif kalsiyum karbonatın ortalama parçacık boyutunu belirlemek için, temsili parçacık boyutu olarak üç eksenli parçacık boyutundaki kısa eksenli parçacık boyutu ve ardından ortalama parçacık boyutu olarak medyan parçacık boyutu kullanılabilir. Aşağıdaki açıklamaya ek olarak, ortalama parçacık boyutu, ortalama küçük eksen parçacık boyutuna karşılık gelir.

Hafif kalsiyum karbonat, küçük parçacık boyutuna ve yüksek yüzey enerjisine sahiptir. Moleküller arası kuvvetler, elektrostatik etkileşimler, hidrojen bağları, oksijen köprüleri, vb. kalsiyum karbonat parçacıklarının kolayca topaklaşmasına neden olur veya bir dolgu maddesi olarak gerçek kullanım etkisini etkiler; Ek olarak, kalsiyum karbonatın yüzeyi hidrofiliktir, alkali olan güçlü -OH, yüksek polimerde eşit olmayan bir şekilde dağılmış bir tür hidrofilik tozdur. Bu nedenle, yüzey enerjisini azaltmak, yüzey aktif gruplarını artırmak ve polimer ile ara yüzün ıslanabilirliğini ve polimer ile etkileşimi iyileştirmek için yüzeyi uygulamada modifiye edilmelidir.

Polimerin fiziksel özellikleri aktivasyon derecesinden etkilenir ve aktivasyon derecesi sadece değiştirici ile ilgili değildir, fakat kilit nokta kalsiyum karbonat partiküllerinin gerçekten dağılıp dağılmadığıdır. Bu nedenle kalsiyum karbonatın dispersiyon derecesi ve modifikasyon etkisinin kalitesi, kullanım değerini ve uygulama alanlarını doğrudan etkiler.

Kalsiyum karbonat yüzey modifikasyonunun kısa tanıtımı

Kalsiyum karbonatın yüzey modifikasyon yöntemi esas olarak mekanik kimya ile desteklenen kimyasal kaplamadır; kullanılan yüzey değiştiriciler arasında stearik asit (tuz), titanat birleştirme maddesi, alüminat birleştirme maddesi, zirkonyum alüminat asit tuzu birleştirme maddesi ve ataktik polipropilen, polietilen mumu vb. bulunur.

Kalsiyum karbonatın sürekli yüzey modifikasyon süreci

Yüzey modifikasyonu ekipman yardımı ile yapılmalıdır. Yaygın olarak kullanılan yüzey modifikasyon ekipmanı, SLG tipi sürekli toz yüzey modifikasyon makinesi, yüksek hızlı ısıtma karıştırıcısı, girdap değirmeni ve akışkanlaştırma modifikasyon makinesidir.

Kalsiyum karbonatın yüzey modifikasyon etkisini etkileyen başlıca faktörler şunlardır: yüzey değiştiricinin çeşidi, dozu ve kullanımı (yüzey değiştirici formülü); yüzey modifikasyon sıcaklığı ve kalma süresi (yüzey modifikasyon işlemi); maddelerin yüzey modifikasyonu ve malzemelerin dağılma derecesi vb. Bunların arasında, yüzey değiştiricilerin ve malzemelerin dağılma derecesi esas olarak yüzey değiştirme değirmenlerine bağlıdır.

1. Yaş modifikasyon için yaygın olarak kullanılan reaktifler ve işlemler

Islak aktivasyon, bir çözücüye (su gibi) bir aktivatör eklemek, içindeki kalsiyum karbonatı karıştırarak yüzeyi kaplamak ve son olarak kurutmaktır. Bu genellikle hafif kalsiyum karbonat veya nano kalsiyum karbonat üreticilerinde yapılır.

Islak modifikasyon işleminden sonra kalsiyum karbonat parçacıklarının yüzey enerjisi azalır. Basınçlı filtrasyon ve kurutmadan sonra ikincil partiküller oluşsa bile, sadece zayıf bağlama kuvvetine sahip yumuşak aglomeralar oluşur, bu da kimyasal bağ oksijen köprülerini etkin bir şekilde önler, kuru modifikasyonda sert aglomerasyona neden olur. Bu yöntem, suda çözünür yüzey aktif maddeler için uygun olan geleneksel bir kalsiyum karbonat yüzey işleme yöntemidir. Bu yöntemin avantajları homojen kaplama ve yüksek üretim kalitesidir. Ancak kurutma için belirli sıcaklık ve koşulların kontrol edilmesi gerekir. Bazı yüzey işleme maddeleri suda çözünmez veya suda kolayca ayrışır. Diğer organik ajanların kullanımının maliyet ve güvenlik sorunları vardır.

(1) Stearik asit (tuz) yüzey aktif madde

Stearik asit (tuz) sürfaktanı, kalsiyum karbonat modifikasyonu için yaygın olarak kullanılan yüzey işleme maddelerinden biridir. Anyonik yüzey aktif maddelere aittir. Molekülün bir ucundaki uzun zincirli bir alkil grubunun yapısı, bir polimerin yapısına benzer. Lipofilik bir gruptur, bu nedenle yüksek moleküler bazlı malzemeden farklıdır, iyi uyumluluğa sahiptir ve diğer ucu, inorganik dolgu maddelerinin yüzeyinde fiziksel ve kimyasal olarak adsorbe edebilen bir karboksil grubu gibi suda çözünür bir polar gruptur. kalsiyum karbonat olarak

Stearik asit (tuz) ile modifiye edilmiş kalsiyum karbonatın spesifik reaksiyon mekanizması, alkali koşullar altında, ROOH-‘nin Ca2+ ve diğer bileşenlerle reaksiyona girerek kalsiyum karbonatın yüzeyinde kaplanmış yağ asidi kalsiyum çökeltileri oluşturmasıdır, böylece yüzey özellikleri partiküller afiniteden değiştirilir Su lipofilik hale gelir.

Yue Linhai ve ekibi, birlikte çökeltme yoluyla bileşik kalsiyum karbonat hazırlamak için bir ortam olarak sodyum stearat sabunlaştırma çözeltisinin kullanıldığını bildirdi. Jin Ruidi ve ekibi, kalsiyum karbonatın sodyum stearat ile yerinde modifikasyonunu inceledi. Bir modifiye edicinin mevcudiyetinde, karbonizasyon yoluyla kalsiyum hidroksitten modifiye edilmiş kalsiyum karbonat hazırlandı; bu, hidrofobikliğin iyonik bağlar formundaki sodyum stearat kombinasyonundan kaynaklandığını gösterir. Kalsiyum karbonatın yüzeyinde çözünmeyen kalsiyum stearat oluşur.

(2) Fosfat ve yoğunlaştırılmış fosforik asit yüzey aktif maddeler

Kalsiyum karbonatın yüzey modifikasyonu için fosfat ve diğer yağ asitleri (esterler) kullanılır. Kalsiyum karbonatın yüzey modifikasyonu özel bir yapıya sahip polifosfat (ADDP) ile gerçekleştirildikten sonra, kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzeyi hidrofobik ve lipofiliktir. Topaklanmış partikül boyutu küçültülür ve plastiğin işlenmesini ve mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmek için modifiye edilmiş kalsiyum karbonat PVC plastik sistemine doldurulur. Hafif kalsiyum karbonatın yüzey işlemi için stearik asit ve sodyum dodesilbenzen sülfonatın karışık kullanımı, yüzey modifikasyonunun etkisini iyileştirebilir.

(3) Kuaterner amonyum tuzu yüzey aktif cisimleri

Kuaterner amonyum tuzu, katyonik bir yüzey aktif maddedir. Pozitif yüklü ucu, kalsiyum karbonatın yüzeyinde elektrostatik olarak adsorbe edilir ve diğer ucu, kalsiyum karbonatın yüzeyini değiştirmek için polimerlerle çapraz bağlanabilir.

Zhang Zhihong ve diğerleri, kalsiyum karbonatı organik olarak modifiye etmek için yeni bir tür katyonik yüzey aktif madde Setil dimetil alil amonyum klorür (CDAAC) kullandılar ve modifiye edilen ürün bir kauçuk dolgu maddesi olarak kullanıldı ve iyi sonuçlar elde etti.

2. Kuru modifikasyon için yaygın olarak kullanılan ajanlar ve işlemler

Kuru modifikasyon işlemi, kalsiyum karbonat tozunu yüksek hızlı karıştırıcıya koymak ve ardından yüzey değiştiriciye koymaktır. Karıştırıcı ve belirli bir sıcaklık yardımıyla, değiştirici, modifikasyon etkisini elde etmek için kalsiyum karbonat parçacıklarının yüzeyinde düzgün bir şekilde adsorbe edilebilir.

Kuru modifikasyon prosesinin temel teknik gereksinimleri şunlardır: kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzeyinde birleştirme ajanının tek tip kaplamasını kolaylaştırmak için hızlı karıştırma, reaksiyonu ve adsorpsiyonu kolaylaştırmak için uygun bir sıcaklık ve kalsiyum karbonatın nemsiz kurutulması Bağlayıcı ajandan kaçınmak için Kalsiyum karbonatın yüzeyinde, modifikasyon etkisini etkileyecek olan -OH ile değil, önce su ile reaksiyona girin.

Yüzey değiştirici genellikle bir birleştirme maddesidir. Bağlayıcı ajan, kalsiyum karbonatın yüzeyini değiştirir. Birleştirme ajanının bir ucundaki grup, güçlü bir kimyasal bağ oluşturmak için kalsiyum karbonatın yüzeyi ile reaksiyona girebilir. Polimerin diğer ucundaki birleştirme ajanı, organik polimer ile belirli bir kimyasal reaksiyona veya mekanik dolaşmaya maruz kalabilir, böylece son derece farklı özelliklere sahip iki malzemeyi, kalsiyum karbonat ve organik polimeri yakından birleştirir. Halihazırda, piyasadaki birleştirme ajanları esas olarak titanat birleştirme ajanlarını, alüminat birleştirme ajanlarını, borat birleştirme ajanlarını ve fosfat birleştirme ajanlarını içerir.

1) Titanat birleştirme maddesi

Gösterilen, titanat birleştirme ajanı ile kuru yüzey kaplama modifikasyonunun proses akışıdır. Modifikasyon ekipmanı, yüksek hızlı bir ısıtma karıştırıcısıdır.

Titanat bağlama maddesi ile kalsiyum karbonat arasındaki etkileşimin tekdüzeliğini geliştirmek için, çözünme ve seyreltme için genellikle sıvı parafin (beyaz yağ), petrol eteri, transformatör yağı, mutlak etanol vb. gibi inert çözücüler kullanılır.

Titanat birleştirme maddesinin miktarı, partikül boyutuna ve kalsiyum karbonatın spesifik yüzey alanına, genellikle %0.5-%3.0’e bağlıdır. Kalsiyum karbonatın kuruma sıcaklığı, genellikle 100-120°C olmak üzere birleştirme maddesinin parlama noktasının altında mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Titanat birleştirme maddesi ve eylemsiz çözücü karıştırılır ve yüksek hızlı karıştırıcıya sprey veya damla damla ilave şeklinde eklenir, bu daha iyi dağılabilir ve yüzey kimyasal kaplaması için kalsiyum karbonat parçacıkları ile karıştırılabilir.

SLG sürekli toz yüzey değiştirici gibi sürekli yüzey modifikasyon ekipmanı kullanılıyorsa, titanat birleştirme ajanını solvent ile önceden seyreltmek gerekli değildir.

Titanat bağlama maddesi ile muamele edilen kalsiyum karbonat, polimer molekülleri ile iyi bir uyumluluğa sahiptir. Aynı zamanda, titanat birleştirme maddesi kalsiyum karbonat molekülleri ve polimer molekülleri arasında moleküler bir köprü oluşturabildiğinden, organik polimerler veya reçineler ile kalsiyum karbonat arasındaki etkileşimi arttırır ve termoplastik kompozit malzemeleri vb. önemli ölçüde iyileştirebilir. Mekanik özellikler, darbe mukavemeti, çekme mukavemeti, eğilme mukavemeti ve uzama gibi.

Muamele edilmemiş kalsiyum karbonat dolgu maddesi veya stearik asit (tuz) ile muamele edilmiş kalsiyum karbonat ile karşılaştırıldığında, titanat birleştirme maddesi yüzeyi ile kaplanmış modifiye kalsiyum karbonatın özellikleri önemli ölçüde iyileştirilmiştir.

(2) Alüminat birleştirme maddesi

Alüminat birleştirme ajanları, kalsiyum karbonatın yüzey işleminde ve PVC, PP, PE ve dolgu masterbatch gibi dolgulu plastik ürünlerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çalışmalar, alüminat ile muamele edilmiş hafif kalsiyum karbonatın, kalsiyum karbonat/sıvı parafin karışık sisteminin viskozitesini önemli ölçüde azaltabildiğini, bu da modifiye kalsiyum karbonatın organik ortamda iyi bir dağılıma sahip olduğunu gösterir.

Ek olarak, yüzey modifikasyonundan sonra aktifleştirilmiş kalsiyum karbonat, CaCO3/PP (polipropilen) harman sisteminin darbe dayanımı ve tokluk gibi mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilir.

(3) Bileşik kuplaj modifikasyonu

Kalsiyum karbonat kompozit birleştirme sistemi, kalsiyum karbonat yüzeyinin kapsamlı teknik işlemi için diğer yüzey işleme maddeleri, çapraz bağlama maddeleri ve işleme değiştiricileri ile birleştirilmiş kalsiyum karbonat birleştirme maddesine dayanmaktadır.

Kompozit birleştirme sistemindeki birleştirme maddesi ve çeşitli yardımcı maddeler şu şekilde açıklanmaktadır:

Titanat birleştirme maddesi.

Stearik asit. Kalsiyum karbonatın tek başına stearik asit ile muamele edilmesinin etkisi tatmin edici değildir. Kalsiyum karbonatı tedavi etmek için tek başına birleştirme ajanı kullanmak daha yüksek bir maliyete sahiptir. Stearik asit ve titanat birleştirme maddesini birleştirmek, daha iyi bir sinerjik etki alabilir. Stearik asit ilavesi temel olarak birleştirme maddesinin birleştirme etkisini etkilemez. Aynı zamanda, kuplaj maddesi miktarını da azaltabilir ve üretim maliyetlerini azaltabilir.

Çapraz bağlama maddesi bismaleimid. Kompozit bağlama maddesi sisteminde, çapraz bağlama maddesinin kullanımı, inorganik dolgu maddesini ve matris reçinesini çapraz bağlama teknolojisi ile sıkıca bir araya getirebilir ve kompozit malzemenin mekanik özelliklerini daha da iyileştirebilir. Bunu “Bai Yanhua” veya basit titanat birleştirme maddesi yüzey işlemi ile elde etmek zordur.

İşlem değiştirici-80 reçine vb. Çeşitli işlem değiştiriciler esas olarak polimer bileşikleridir. İşlem değiştiriciler reçinenin ürün yüzeyinin eriyik akışkanlığını, termal deformasyon özelliklerini ve parlaklığını önemli ölçüde iyileştirebilir.

Tüm kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzeyini bir bağlayıcı ajan molekülü tabakası ile kaplamak için, püskürtme veya damlatma yöntemi emülsiyon daldırma olarak değiştirilebilir ve daha sonra filtrelenebilir, kurutulabilir, ezilebilir ve çapraz bağlama maddesi ve diğer katkı maddeleri ile yüksek hızda yoğrulur ( Karıştırma), eşit olarak dağılır.

Özetle, kalsiyum karbonat kompozit birleştirme sisteminin ana bileşenleri, kalsiyum karbonat ve titanat birleştirme maddesidir. Titanat birleştirme maddesi önemli bir rol oynadı. Bu temelde, çapraz bağlama maddeleri, yüzey aktif maddeler, işleme düzenleyiciler vb. eklemek, kalsiyum karbonat dolgu maddelerinin yüzey aktivitesini daha da geliştirebilir, dolgu maddelerinin miktarını artırabilir ve kompozit malzemelerin performansını iyileştirebilir.

Bileşik birleştirme modifikasyonundan sonra kalsiyum karbonat dolgu maddesi, 2.7-2.8g/cm3 yoğunluğa, 7-8 pH değerine ve iyi hidrofobik özelliklere sahip beyaz bir tozdur.

Birleştirme maddesi (hafif kalsiyum karbonat ve ağır kalsiyum karbonat dahil) ile muamele edilmiş kalsiyum karbonat, sert bir polivinil klorür fonksiyonel dolgu maddesi olarak kullanılmasının yanı sıra, yapıştırıcılar, mürekkepler, kaplamalar vb. için dolgu maddeleri ve pigmentler olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır.

4. Polimer modifikasyonu

Kalsiyum karbonatın polimerlerle yüzey modifikasyonu, organik veya inorganik fazda (sistem) kalsiyum karbonatın stabilitesini iyileştirebilir. Bu polimerler, oligomerleri, yüksek polimerleri ve polimetil metakrilat (PMMA), polietilen glikol, polivinil alkol, polimaleik asit, poliakrilik asit, alkoksi stiren gibi suda çözünür polimerleri içerir -Stiren sülfonik asit, polipropilen, polietilen vb.

Polimer yüzeyinde modifiye kalsiyum karbonat kaplama işlemi iki tipe ayrılabilir. Polimer uygun bir çözücü içinde çözülür ve daha sonra kalsiyum karbonat yüzey modifiye edilir. Polimer, kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzeyinde yavaş yavaş adsorbe edildiğinde, bir kaplama oluşturmak üzere solvent çıkarılır. Bu polimerler, kalsiyum karbonat parçacıklarının topaklaşmasını önleyebilen, dağılabilirliği iyileştirebilen ve uygulamalarda kalsiyum karbonatın daha iyi dağılım kararlılığına sahip olmasını sağlayan fiziksel ve kimyasal bir adsorpsiyon tabakası oluşturmak için kalsiyum karbonat parçacıklarının yüzeyinde adsorbe edilir.

Ana yığın doldurucu, yeni bir tür plastik dolgu maddesidir. Yöntem, dolgu maddesini ve reçine masterbatch’ini belirli bir oranda karıştırmak, bazı sürfaktanlar eklemek, masterbatch dolgusunu yapmak için yüksek kesmeli karıştırma, ekstrüzyon ve peletlemeden geçirmektir. Bu tür ana yığın dolgu maddesi iyi dağılabilirliğe, reçine ile güçlü bağlanma kuvvetine, homojen erimeye, yüksek ilave miktarına, düşük mekanik aşınmaya ve uygun uygulamaya sahiptir. Bu nedenle, kayışlarda, dokuma çantalarda, polietilen içi boş ürünlerde (borular, kaplar vb.), filmlerde vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı matris reçinelerine göre, yaygın olarak kullanılan masterbatch dolgu maddeleri esas olarak ataktik polipropilen kalsiyum karbonat masterbatch (APP masterbatch) içerir. ), polietilen balmumu kalsiyum karbonat masterbatch ve polietilen kalsiyum karbonat masterbatch dolgu maddeleri.

APP masterbatch, temel hammaddeler olarak kalsiyum karbonat ve rastgele polipropilenden yapılır, belirli bir oranda formüle edilir ve dahili eritme, açık rafinasyon ve granülasyon yoluyla üretilir. Kalsiyum karbonat, rastgele polipropilen ile birleştirilmeden önce yüzey aktivasyon işleminden geçmelidir. Ataktik polipropilen ve aktifleştirilmiş kalsiyum karbonat oranı genellikle 1:3-1:10’dur. Ataktik polipropilenin işleme ve kalıplama özelliklerini geliştirmek için, genellikle kalıplama sırasında izotaktik polipropilenin bir kısmı veya polietilenin bir kısmı eklenir. Ataktik polipropilen ve aktifleştirilmiş kalsiyum karbonat oranı, nihai olarak APP masterbatch ürün kalitesini etkileyen kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzey kaplama seviyesini belirler.

APP ana parti sisteminde, kalsiyum karbonat partikülleri ataktik polipropilen ile kaplanır, yani kalsiyum karbonat partikülleri rastgele polipropilen baz materyalinde eşit olarak dağılır. Kalsiyum karbonat parçacıklarının, sırasıyla 10 um, 50 um ve 100 um yan uzunlukları veya çapları olan standart kübik veya küresel parçacıklar olduğu varsayıldığında, rastgele polipropilen ve kalsiyum karbonatın kütle oranı, kaplanmış her bir kalsiyum karbonat parçacığının yüzeyini hesaplamak için kullanılabilir. rastgele poli akriliğin ortalama hayali kalınlığı. Teoride, kalsiyum karbonat ne kadar fazla doldurulursa o kadar iyidir, yani hayali kalınlık ne kadar küçükse o kadar iyidir. Ancak gerçek kalınlık, proses ekipmanına ve çalışma koşullarına bağlıdır.

Ana malzeme ve aktif kalsiyum karbonat dolgu bileşiği olarak rastgele polipropilen yerine polietilen mumu veya polietilen kullanılması, polietilen mumu kalsiyum karbonat ana yığın dolgusunu ve polietilen kalsiyum karbonat ana yığın dolgusunu hazırlayabilir.

5. Plazma ve radyasyon modifikasyonu

Ağır kalsiyum karbonat (1250 ağ gözü) tozunu düşük sıcaklıkta plazma ile modifiye etmek için endüktif olarak birleştirilmiş kızdırma deşarjlı bir plazma sistemi ve plazma işleme gazı olarak bir argon (Ar) ve yüksek saflıkta propilen (C3H6) karışımı kullanmak. Sonuçlar, C3H6 karışık gazı ile muamele edilmiş Ar- Kalsiyum karbonat dolgu maddesinin polipropilen (PP) ile iyi bir arayüz yapışmasına sahip olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni, modifiye edilmiş kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzeyinde, kalsiyum karbonat partiküllerinin yüzeyinin polaritesini azaltan ve polipropilen (PP) ile uyumluluğu ve afiniteyi iyileştiren polar olmayan bir organik tabaka olmasıdır.

6. İnorganik yüzey modifikasyonu

Yoğunlaştırılmış fosforik asit (metafosforik asit veya pirofosforik asit), kalsiyum karbonat tozunun zayıf asit direnci ve yüksek yüzey pH’ının dezavantajlarının üstesinden gelebilen kalsiyum karbonat tozunun yüzeyini değiştirmek için kullanılır. Modifiye edilmiş ürünün pH’ı 5.0-8.0’dır (yüzey işleminden önce 1.0-5.0 daha düşük), asetik asit gibi zayıf asitlerde zor çözünür ve daha iyi asit direncine sahiptir.

Ek olarak, yüzey modifikasyonu için kalsiyum karbonat karbonizasyon işlemine çinko sülfat ve su camı eklenir. Elde edilen ürün stiren bütadien kauçuğa uygulandığında, uzama ve yırtılma mukavemeti geliştirilebilir.

Kuru modifikasyon süreci basittir, üretim ekipmanına yapılan yatırım ve üretim maliyetleri düşüktür ve deşarjdan hemen sonra paketlenebilir. Bununla birlikte, ıslak yöntemle karşılaştırıldığında, aktivasyon derecesi iyi değildir ve kalsiyum karbonat partiküllerinin birincil partikül boyutunu tek tip hale getirmek zordur. Bu nedenle, kuru aktivasyon işlemi şu anda dolgu dereceli kalsiyum karbonat modifikasyon işlemi için uygundur ve fonksiyonel nano-kalsiyum karbonat için daha da geliştirilmesi gerekmektedir.

3. Kalsiyum karbonatın modifikasyon etkisinin değerlendirilmesi

Modifiye edilmiş kalsiyum karbonatın etkisinin değerlendirilmesi kabaca iki kategoriye ayrılabilir: doğrudan yöntem ve dolaylı yöntem. Dolaylı yöntem, uygulama sisteminin uygulama performansını belirlemek için modifiye kalsiyum karbonat dolgu maddesini uygulama sistemi ile birleştirmektir. Doğrudan yöntem, aktivasyon derecesi, spesifik yüzey alanı, yağ emme değeri, kaplama miktarı, yüzey yapısı ve morfoloji gibi modifiye kalsiyum karbonatın yüzey fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesini ifade eder.

(1) Aktivasyon derecesi

İnorganik dolgu maddeleri genellikle nispeten yüksek bir yoğunluğa sahiptir ve suda doğal olarak çöken hidrofilik bir yüzeye sahiptir, oysa yüzey modifikasyonu ile muamele edilen inorganik dolgu maddelerinin yüzeyi hidrofilikten hidrofobik hale gelir. Bu tür hidrofobik ince parçacıklar, büyük yüzey gerilimi nedeniyle suda batmadan yüzer. Bu fenomene göre, ω ile temsil edilen aktivasyon derecesi kavramı önerilmiştir.

ω=numunedeki yüzen parçanın ağırlığı (g)/numunenin toplam ağırlığı (g)
ω’nin %0-100 arasındaki değişim süreci, modifiye edilmiş kalsiyum karbonatın küçükten büyüğe yüzey aktivasyon derecesini yansıtır.

Test yöntemi aşağıdaki gibidir, yaklaşık 5 g numuneyi tartın, 0,01 g hassasiyetinde, 250 ml ayırma hunisine 200 ml su ekleyin, 120 kez/dakika hızında 1 dakika ileri geri sallayın, yavaşça huni rafına yerleştirin ve bariz tabakalaşmadan sonra 20-30 dakika bekletin, batan kalsiyum karbonatı bir kerede 105 ± 5 ℃’de sabit ağırlıkta (0.001 g’ye kadar) bir cam kum potasına koyun, suyu emip filtre edin, ve 105 ± 5 ℃’de sabit ağırlığa kadar kuru, sabit sıcaklıkta kurutma kutusuna yerleştirin, 0.001 g’a kadar doğru.

(2) Spesifik yüzey alanı

Aktiviteyi iyileştirmeye ek olarak, yüzey modifikasyon işlemi, ikincil yığılmayı da etkili bir şekilde önleyebilir. Değiştirilmemiş nano kalsiyum karbonat partikülleri, sert aglomerasyonlar üretmeye eğilimlidir ve spesifik yüzey alanı küçüktür. Yüzey modifikasyonundan sonra, kalsiyum karbonat partiküllerinin aglomerasyonu büyük ölçüde iyileşir ve spesifik yüzey alanı önemli ölçüde artar. Spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa, parçacıkların dağılımı ve dağılma derecesi o kadar iyi olur. Bunun nedeni, modifiye edilmiş nano kalsiyum karbonat parçacıklarının yüzeyinin bir değiştirici tabakası ile kaplanması ve yüzey enerjisinin azalması, parçacıkların kararlı bir duruma getirilmesidir. Bazı parçacıklar birlikte yığılmış olsa bile, karşılıklı yığılmaları, açılması daha kolay olan yumuşak bir yığılmadır.

(3) Yağ emme değeri

Yağ emme değeri, kalsiyum karbonat partiküllerinin boyutu, dağılımı, agregasyon derecesi, spesifik yüzey alanı ve yüzey özellikleri ile ilgilidir. Yağ emme değeri, özellikle kaplamalar, plastikler ve mürekkep endüstrileri için modifiye kalsiyum karbonatın pratik uygulamasını etkileyen önemli bir özelliktir. Yağ emme değeri büyükse kaplama ve mürekkep endüstrisinde kullanıldığında viskozite artacağından plastik endüstrisinde kullanıldığında plastikleştirici tüketimi artacağından yağ emme değeri düşük olmalıdır.