1、1改性碳酸钙所谓改性碳酸钙系指将重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得, 不但疏水化而且活性化。改性碳酸钙分子式为CAC03, 分子量 100.09, 别名胶体碳酸钙, 日本商品名称为白艳华，也称活性碳酸钙。一、改性碳酸钙的性质活性碳酸钙是极细微的白色粉末, 无臭、无味, 粒子近似球体, 粒径 0.1um 以下, 因粒子表面吸附了一层脂肪皂, 故具有胶体活化性能是优良的白色补强性填料。溶于水, 遇酸分解, 灼烧时变成焦黑色, 放出二氧化碳并生成氧化钙。二、改性碳酸钙的应用改性碳酸钙是目前用途广泛的填充剂, 应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、印刷、电缆、制革、医药和食品等工业。其主要特点是
2、粒径小于 0.1um, 粒子大小较均匀, 比表面积大, 应用性能大大优于普通碳酸钙、广泛应用于 PVC 电缆料、合成革、聚乙烯薄膜, 泡沫塑料拖鞋等制品的填充料。用活性碳酸钙填充的塑料制品,能提高耐冲性能。活性碳酸钙做橡胶补充剂, 加入到橡胶制品中, 其机械性能明显提高, 如抗撕裂强度可提高一倍以上,屈挠次数可提高 5-6 倍, 因此活性碳酸钙既是橡胶的填料, 又是橡胶的补强剂。在我国, 橡胶工业是碳酸钙的最大用户, 年用量为碳酸钙总量的一半以上。活性碳酸钙的白度、细度好, 用于造纸、涂料工业, 可提高纸张、涂料的质量。此外活性碳2酸钙还可用作中、高档油墨的填料, 光泽度、透明度好, 分散性和
3、流动性均能达到高档油墨填料的要求。三、改性碳酸钙生产工艺改性碳酸钙的生产工艺与生产轻质碳酸钙大致相同, 但在碳化这一工序中应严格控制条件, 使生成微细的碳酸钙颗粒, 再用活化剂进行表面处理。即将石灰石与煤混合, 其配比约 7.5 左右, 于 900-1000 温度下在石灰窑中缎烧, 二氧化碳经洗气除尘后送碳化塔, 生石灰进消化槽, 用 80-90 的热水充分消化, 制成浓度约 9%的乳液, 进入碳化塔, 通二氧化碳进行碳化, 当碳化时悬浮液的 PH 值等于 7 时为反应终点,此时可引入活化剂, 对生成的碳酸钙进行表面处理。有干法表面处理和湿法表面处理, 通常采用湿法表面处理工艺, 因该法可制得
4、活化度高, 分散性能好, 透明性高的活性碳酸钙。目前添加活化剂一般有酞酸酷偶联剂、硬脂酸、木质素等, 用量约 1%-5%。完成了前面的化学处理后, 对料液脱水分离、干燥制得白度高的成品。3改性滑石粉随着现代工业的发展，对滑石粉的纯度、白度和细度提出了越来越高的要求，特别是微细滑石粉，在国内外市场上需求量很大。但是，微细滑石粉作为无机填料与有机高聚物分子材料之间在化学结构和物理形态上有着很大的差异，缺少亲和性，使之与聚合物之间混合不均匀、粘合力弱，导致制品的力学性能降低。为此，必须对微细滑石粉进行表面改性处理，提高滑石粉与聚合物的界面亲和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，这样滑石填料在
5、复合材料中就不仅具有增量作用，还能起到增强改性的效果，从而提高复合材料的物理力学性能，使微细滑石粉得到更好的应用也扩大了其应用领域。那么具体来说，微细滑石粉的表面改性方法有如下几类：(1)表面覆盖改性方法：将表面活性剂覆盖于微细滑石粉粒子表面，赋予粒子表面新的性质。这种方法是将表面活性剂或偶联剂以吸附或化学键的方式与粒子表面结合，使粒子表面由亲水变为疏水，使粒子与聚合物的相容性得以改善。该方法是目前最普遍采用的方法；(2)机械化学方法：这种方法是将比微细滑石粉中较大的粒子通过粉碎、摩擦等方法使其变得较小，在这个过程中粒子的表面活性变大，亦即表面吸附能力增强，易于吸附4其它的物质，使工艺简化，成
6、本降低，同时可使产品的质量易于控制；(3)外膜层改性方法：在微细滑石粉粒子表面均匀地包覆一层聚合物，从而使粒子表面性质发生变化的方法；(4)局部活性改性：利用化学反应在粒子表面接枝上一些可与聚合物相容的基团或官能团，使无机粒子与聚合物有更好的相容性，从而达到无机粒子与聚合物复合的目的；(5)高能量表面改性：利用高能放电、紫外线、等离子射线等所产生的巨大能量对微细滑石粉粒子表面改性，使其表面具有活性，提高粒子与聚合物的相容性；(6)沉淀反应改性：这种方法就是利用沉淀反应对微细滑石粉粒子表面进行包覆，从而达到改性的效果。5改性石英粉石英的主要成分是 SiO2，是地球上储量丰富的矿产资源之一。由于具
7、有稳定的物理和化学性能、无毒、无味、无污染、强耐酸性、耐高温、高耐湿、良好的透光性、抗辐射、低膨胀、低应力等性能，除应用于陶瓷、玻纤、保温材料、耐火材料等，在塑料、橡胶、油漆涂料、电绝缘封装材料等领域作为填料广泛使用，以提高复合材料性能，降低成本。改性原理和改性方法是改性技术的基础，改性剂的选择、工艺设备及控制条件、产品检测方法在改性过程中尤为重要。1 改性原理粉体表面改性的原理和方法是相互关联的，改性原理决定着改性的方法。由于石英粉体表面的亲水性，很难与有机高分子材料相容，为此需对其表面进行改性，使其表面性质由亲水性变为疏水性，从而改善石英粉体粒子表面的浸润性，使粉体粒子在有机化合物中更容易
8、分散。当前对石英粉体表面改性技术要求越来越高，提高改性效果同时降低成本。且在不同领域的应用中，对石英粉体的纯度、粒度、白度及改性后效果等有不同要求。一般来说，石英粉体的颗粒越细，比表面积越大，表面活性羟基越多，越易进行化学反应，改性后效果更好。现在关于纳米二氧化硅表面改性研究报告越来越多。陈颖敏等分别采用硅烷偶联剂KH570、 BYK163 和钛酸酯偶联剂 NDZ201 对纳米二氧6化硅进行表面改性，结果表明，KH570 改性效果最好，用量为 5%，反应 30 min，对丙烯酸聚氨酯防腐涂料的各项性能均有较大提高。石英等硅酸盐矿物经机械粉碎后，新生表面上产生游离基或离子，在外界条件作用下，表面
9、产生 SiOH，Si OSi 和 Si OHH 等几种基团，易与外来的官能团发生键合，达到改性目的，为表面改性提供了基础。在改性过程中，温度，改性剂的选择、用量及处理方法，改性工艺等是影响改性效果的主要因素。2 改性方法及工艺2. 1 改性方法对石英粉体有机表面改性的方法很多，但仅靠物理吸附于石英粉体表面，不仅改性效果不好，易在搅拌、洗涤等过程中脱落，而且在应用中也无法过多增加产品性能。高能改性成本高，技术复杂，很难实现工业化生产。机械力化学改性是对粉体机械粉碎，时期表面产生临时活性点，降低表面改性活化能。如李建强等用硅烷偶联剂 KH570 对石英砂改性，将改性剂、乙醇和水置于球磨机中干法改性
10、，与湿法改性进行比较。化学包覆改性是石英粉体表面改性最常用的方法，如偶联剂改性和聚合物接枝法改性。成键机理是与石英粉体表面形成共价键，如偶联剂的改性原理，偶联剂水解产生硅醇基，与石英粉体表面的硅羟基脱水缩合，形成共价键。此法成本较低，改性7效果高，且改性产品保持稳定性能时间较长。2. 2 改性工艺在工业生产中大都采用机械力干法改性，在粉碎的同时喷入配置好的改性剂，次法可以缩短工业流程，并且在粉碎过程中产生临时活性点和高温，有利于表面改性的进行，产品不需要脱水干燥。但是改性效果相比于湿法差距大，改性很难均匀化，局部高温可能会破坏改性剂，对工艺过程不好控制。干法改性后石英粉体在工业应用中属于粗级产
11、品，广泛应用于塑料、建材及橡胶等行业。湿法改性是将石英粉体和改性试剂一起浸泡加热，搅拌，脱水干燥，较干法工艺复杂，但改性效果好，一般应用于薄膜、涂料等高端行业。武江红等用乙烯基三( 甲氧基乙氧基) 硅烷对纳米 SiO2 粒子进行表面改性，将改性剂，改性助剂及粉体制成滤饼，80 下烘干 8 h，得到改性产品。干湿法结合改性过程中，对试剂加量和改性时间要求高，出料后高温烘干，试剂量多，石英粉体易聚集，量少则改性剂不易分散，改性效果差。8改性硫酸钡沉淀硫酸钡为白色斜方晶体,硬度高,密度大,并有很好的耐酸碱性。常用作涂料、塑料、橡胶等的填料,可增加制品的硬度、耐磨性、强度等。沉淀硫酸钡作为一种无机填料加入到有机体中时,也存在着与基体的相容性问题,这直接影响硫酸钡粒子在体系中的分散效果,同时制约着制品的性能,因此需要对其进行改性处理。由于沉淀硫酸钡粒子表面光滑, 缺少活性基团, 因此对硫酸钡粒子的表面改性比较困难。传统的改性方法是将硫酸钡粉料和改性剂在高速搅拌中混合,使改性剂将其表面包覆。这种方法包覆效果不理想,尤其是对小粒径粉料更是如此。本文采用湿法改性的方法,在硫酸钡的沉淀反应阶段,在其表面嵌入硬脂酸长碳链分子,改变了其表面性能,使其在聚乙烯醇(PVA)溶液中的分散性得到改善,将其作为 PP 的填料可以使 PP 的拉伸强度和冲击强度得到提高。 9
