所謂復(fù)配碳酸鈣產(chǎn)品,通常是指以重質(zhì)碳酸鈣為主體(>50%),配以一定比例的輕質(zhì)碳酸鈣粉體,通過復(fù)配改性技術(shù),將輕、重鈣混合,聯(lián)合改性,能很好的平衡輕、重鈣差異,兼?zhèn)涠叩膬?yōu)點,在大幅降低產(chǎn)品成本的同時,擴大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍,提高產(chǎn)品品質(zhì)。
1、復(fù)配活性碳酸鈣生產(chǎn)工藝
基于重鈣干法生產(chǎn)工藝,復(fù)配活性碳酸鈣可采用如下兩種工藝:
其特點為:工藝簡單,設(shè)備投資小,出料后可以直接包裝,特別適用于偶聯(lián)別對碳酸鈣的改性處理工藝。
基于重鈣濕法生成工藝,復(fù)配活性碳酸鈣可采用如下工藝:重鈣、輕鈣調(diào)整至一定濃度的漿料濕法混磨→改性→漿料產(chǎn)品→干燥→干粉產(chǎn)品。
其特點為:濕法活化是在液相狀態(tài)下處理碳酸鈣顆粒,可以均勻地對碳酸鈣進行包覆,表面活性劑可以通過位阻效應(yīng)和雙電層效應(yīng)充分地分散于碳酸鈣顆粒表面,使顆粒間的距離增大,在脫水和干燥過程中減輕顆粒的二次凝聚,干燥得到的產(chǎn)品粒度細(xì),堆積密度較小,流動性和分散性均較好。
2、復(fù)配活性碳酸鈣表面改性方法
改性劑的正確選擇,不僅要考慮改性劑與碳酸鈣及其配用顏料粉體的親和混溶性,同時要考慮改性劑與基體的其它化學(xué)助劑的混溶性,特別是用于塑料體系的改性鈣品與輔料助劑的配伍效應(yīng)。
目前,復(fù)配碳酸鈣的表面改性方法主要有表面活性劑改性、偶聯(lián)劑改性、反應(yīng)性單體及活性大分子改性、原位聚合法改性等。
(1)表面活性劑改性法
目前,用于改性碳酸鈣的表面活性劑種類多,生產(chǎn)能力大,價格低廉,主要可分為脂肪酸(鹽)類以及鈦酸酯類等兩大類。
(2)偶聯(lián)劑改性法
偶聯(lián)劑分子的一端為極性基團,可以和碳酸鈣表面的羥基進行化學(xué)反應(yīng),形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵;另一端的非極性基團,則包覆在碳酸鈣顆粒表面,使其表面親油化,可降低顆粒表面自由能,提高與樹脂相混性,且賦予復(fù)合材料較好的物理、機械性能。目前,用于碳酸鈣改性的偶聯(lián)劑主要有鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑。
(3)聚合物改性法
聚合物可定向地吸附在碳酸鈣的表面,使碳酸鈣具有電荷特性,并在其表面形成物理和化學(xué)吸附層,陰止碳酸鈣粒子團聚結(jié)塊,改善分散性。一般認(rèn)為,聚合物包膜碳酸鈣可分為兩類:
(4)原位聚合改性法
原位聚合法是先將粒子在單體中均勻分散,然后用引發(fā)劑引發(fā)聚合,粒子或分子均勻地分散在聚合物基體上,形成帶有彈性包覆層的核一殼結(jié)構(gòu)的粒子。與傳統(tǒng)的填充聚合物材料相比,原位多相聚合保證了填充粒子的均勻分散。
3、復(fù)配活性碳酸鈣應(yīng)用中常見的問題及原因分析
復(fù)配活性碳酸鈣在塑料中經(jīng)常出現(xiàn)的問題主要體現(xiàn)在粉體的有效分散、制品表面光澤度、制品加工過程中的擠出性能以及色澤的穩(wěn)定性等方面。
(1)粉體的分散問題
(2)制品表面光澤度問題
(3)擠出性能變差的問題
(4)色澤的穩(wěn)定性問題
4、復(fù)配活性碳酸鈣生產(chǎn)要點
為生產(chǎn)高品質(zhì)復(fù)配活性碳酸鈣,以滿足下游用戶的需求,需要注意以下幾個要點:
(1)選擇優(yōu)質(zhì)的原材料
方解石、石灰石應(yīng)選用高白度、低雜質(zhì)的原料,控制礦石中的氧化鎂含量,以氧化鎂含量低于0.5%為最佳。低氧化鎂含量可降低粉體的pH值、吸油值。
(2)優(yōu)化重鈣和輕鈣的配比比例以及粒徑范圍
在有效提高膠料的流動性的同時,也能有效改善制品的表面質(zhì)量。
(3)嚴(yán)格控制粉體在加工過程中所使用的設(shè)備材質(zhì)
一般應(yīng)選用不銹鋼材質(zhì),以避免鐵銹等雜質(zhì)混入產(chǎn)品中。尤其是活化設(shè)備和干燥設(shè)備,必須采用不銹鋼材質(zhì),以避免因與活性劑(一般略帶酸性)接觸生銹;干燥設(shè)備接觸的濕物料容易使碳鋼材質(zhì)設(shè)備銹蝕。
(4)碳酸鈣粉體表面包覆工藝
當(dāng)表面包覆(包覆劑添加量不足)時,粉體親油性能降低,與增塑劑相容性降低,需保證碳酸鈣經(jīng)表面活性劑包覆處理后,得到高的活化度。