- 2021-06-18 06:46:36
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由于碳酸鈣為親水性無機(jī)化合物，表面含有大量的羥基結(jié)構(gòu)，使得碳酸鈣與有機(jī)高聚物的親和性差，易形成聚集體，在高聚物內(nèi)部分散不均勻，從而造成復(fù)合材料間界面缺陷，直接應(yīng)用效果不好，并且隨著填充量的增加，這些缺點(diǎn)加明顯，過量填充甚至使制品無法使用。因此，為了提高碳酸鈣的補(bǔ)強(qiáng)作用以及在復(fù)合材料中的分散性能，進(jìn)而改進(jìn)碳酸鈣填充復(fù)合材料的物理性能，有必要采用不同的改性方法對(duì)碳酸鈣粉體進(jìn)行改性，拓寬碳酸鈣的應(yīng)用領(lǐng)域，使其成為一種功能性補(bǔ)強(qiáng)填充改性材料。
碳酸鈣的改性途徑主要有兩個(gè)：一是改變粒度，·使礦物顆粒微細(xì)化或超微細(xì)化，改善其在樹脂中的分散性，并以微小的顆粒和大的比表面積獲得在塑料、橡膠等制品中的補(bǔ)強(qiáng)作用；二是改善微粉的表面性能，使其由親水性向親油性轉(zhuǎn)變，從而增大微粉與有機(jī)樹脂的相容性，改善制品的加工性能和物理機(jī)械性能。這種方法主要采用表面改性劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面活化處理。以下介紹幾種主要的碳酸鈣表面改性劑。
無機(jī)物改性劑
無機(jī)電解質(zhì)分散劑吸附在納米碳酸鈣表面，一方面可以通過提高表面電位**值產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電排斥作用；另一方面可誘發(fā)強(qiáng)的空間排斥效應(yīng)。同時(shí)還能增強(qiáng)納米碳酸鈣表面對(duì)水的潤(rùn)濕程度，從而防止它在水中的團(tuán)聚。
常用的無機(jī)物主要有縮合磷酸、鋁酸鹽、無機(jī)鹽、酸堿、明礬、無機(jī)粒子等。納米碳酸鈣由于耐酸性較差，影響了它的使用范圍，可采用縮合磷酸對(duì)其進(jìn)行表面改性，在其表面形成一層完整而致密的包覆層，利用包覆層的憎水作用和空間位阻效應(yīng)阻止它和內(nèi)層氫離子的接觸，這樣既能提高碳酸鈣的分散性和活化性，又可以改善其耐酸性，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。
改性后產(chǎn)品的pH值為5.0~8.0（較表面處理前下降1.0~5.0)，難溶于醋酸等弱酸中，耐酸性較好。此產(chǎn)品可用于塑料、橡膠、涂料、造紙、食品和牙膏等行業(yè)中。
脂肪酸及其鹽類改性劑
脂肪酸或硬脂酸鹽類改性劑是碳酸鈣填料的傳統(tǒng)改性劑，它價(jià)格低廉，且對(duì)碳酸鈣填料改性效果良好。這類改性劑主要是含有羥基、氨基或巰基的脂肪族、芳香族或含芳烷基的脂肪酸鹽。這種脂肪酸分子一端為長(zhǎng)鏈烷基，與聚合物相容性好；另一端的RCOO-，能與碳酸鈣表面的鈣離子形成化學(xué)鍵，產(chǎn)生活性包覆層，防止碳酸鈣粒子團(tuán)聚。目前普遍使用的脂肪酸為硬脂酸及其鹽。另外，木質(zhì)素、樹脂酸及其鹽也可用來對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面處理。
磷酸酯類改性劑
磷酸酯對(duì)碳酸鈣粉體進(jìn)行表面改性主要是通過磷酸酯和碳酸鈣粉體表面的Ca2+反應(yīng)形成磷酸鈣鹽沉積或包覆在碳酸鈣粒子表面，從而改變了碳酸鈣粉體的表面性能。用磷酸酯化合物作為碳酸鈣粉體的表面改性劑，不僅可以使復(fù)合材料的加工性能、機(jī)械性能顯著提高，對(duì)耐酸性和阻燃性的改善也有較好的效果。
偶聯(lián)劑類改性劑
偶聯(lián)劑是一種兩性結(jié)構(gòu)物質(zhì)，分子中的一部分具有親水性的*性基團(tuán)可與粉體表面的各種官能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵，另一部分具有疏水性非*性基團(tuán)可與有機(jī)高分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或纏繞，從而可以將碳酸鈣粉體和高分子基體這兩種性質(zhì)差異大的材料通過界面層牢固地結(jié)合在一起。
但是，用此方法存在如下問題：一是偶聯(lián)劑價(jià)格較高；二是不同的偶聯(lián)劑對(duì)不同的聚合物有一定程度的選擇性；三是在某些聚合物中使用時(shí)，偶聯(lián)劑容易引起變色，在貯存或在塑料混煉加工過程中，易發(fā)生水解或分解。
