輕質碳酸鈣如何進行表面改性？

　2021年粉體表面改性技術進階研修班将于2021.4.22~23在江蘇南京舉行，報-名-1-8-3-0-1-2-1-6-6-0-1，适用對象：非金屬礦粉體企業：碳酸鈣，矽微粉，滑石，重晶石，矽灰石，高嶺土，膨潤土，白雲石，石灰石，矽灰粉，雲母，矽藻土，海泡石，電氣石等；功能性粉體企業：氫氧化鎂，氫氧化鋁，氧化鋁，钛白粉，白炭黑，氧化鐵紅，珠光雲母，氧化鋅，粉煤灰，納米粉體等；藥劑和裝置企業；粉體填料應用企業；其他需要粉體表面改性的企業。

　目前，輕質碳酸鈣的生産方法主要是石灰石煅燒後再由碳化法生産碳酸鈣，作為一種化學合成法制取得産品，其原始粒徑十分細小，表面能高，處于熱力學非穩定狀态，極易聚內建團，進而影響實際使用效果。

　　

　　另外，由于碳酸鈣作為一種親水性惰性粉體，表面不存在與高聚物結合的活性基團，是以必須作相應的表面活性處理，降低表面能，增加表面活性基團，提高與聚合物界面的濕潤性及與聚合物的互相作用，活化指數的高低，直接影響到聚合物的實體性能。

　　是以，碳酸鈣的分散、改性效果的好壞，直接影響到其使用價值和應用領域。輕質碳酸鈣的分散、改性技術作為碳酸鈣行業發展的關鍵技術，其地位甚至超過了碳酸鈣本身的生産過程。

　　1、輕質碳酸鈣濕法改性

　　濕法活化是将活化劑加入到溶劑中（如水中），将碳酸鈣在其中進行攪拌使其表面包覆，最後再進行幹燥，這一般在輕質碳酸鈣或者納米碳酸鈣生産企業中完成。

　　碳酸鈣顆粒經濕法改性處理後，其表面能降低，即使經壓濾、幹燥後形成二次粒子，僅形成結合力較弱的軟團聚，有效地避免了幹法改性中因化學鍵氧橋的生成而導緻的硬團聚現象。此法是傳統的碳酸鈣表面處理方法，适用于水溶性的表面活性劑，該法的優點是包覆均勻，生産品質高。但幹燥需要控制一定的溫度和條件，有些表面處理劑不溶于水或在水中易分解，采用其它有機試劑又有成本和安全問題。

　　（1）硬脂酸（鹽）表面活性劑

　　硬脂酸（鹽）表面活性劑是碳酸鈣改性常用表面處理劑之一，屬于陰離子表面活性劑，分子一端長鍊烷基的結構和高分子結構類似，為親油性基團，因而與高分子基料有較好的相容性，另一端為羧基等水溶性極性基團，可與碳酸鈣等無機填料表面發生實體、化學吸附。

　　硬脂酸（鹽）改性碳酸鈣的具體反應機理是在堿性條件下，ROOH-與Ca2+等組分發生反應生成脂肪酸鈣沉澱物，包覆于碳酸鈣表面，使粒子的表面性質由親水變為親油。

　　（2）磷酸鹽和縮合磷酸表面活性劑

　　磷酸鹽等脂肪酸（酯）用于碳酸鈣的表面改性，是利用特殊結構的多聚磷酸酯（ADDP）對碳酸鈣進行表面改性後，碳酸鈣粒子表面疏水親油，在油中的平均團聚粒徑減小，将改性的碳酸鈣填充于PVC塑膠體系可顯著改善塑膠的加工性能和力學性能。混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸鈉對輕質碳酸鈣進行表面處理，可以提高表面改性的效果。

　　（3）季胺鹽類表面活性劑

　　季胺鹽類是一種陽離子表面活性劑，它帶正電的一端通過靜電吸附在碳酸鈣表面，另一端可以和高聚物進行交聯，實作對碳酸鈣的表面改性。

　　2、輕質碳酸鈣幹法改性

　　幹法改性是把碳酸鈣粉末放入高速混合機，再投入表面改性劑，借助混合機作用和一定的溫度使改性劑均勻的吸附于碳酸鈣粒子的表面，達到改性效果。

　　幹法改性工藝的關鍵技術要求為：快速的混合以利于偶聯劑均勻的包覆于碳酸鈣粒子表面，合适的溫度以利于反應和吸附的進行，碳酸鈣幹燥不含水分以免偶聯劑先與水反應，而不是和碳酸鈣表面的-OH反應，影響改性效果。

　　表面改性劑一般為偶聯劑，偶聯劑對碳酸鈣進行表面改性，是利用偶聯劑一端的基團可以與碳酸鈣的表面發生反應，形成強有力的化學鍵合，而偶聯劑的另一端可以與有機高分子發生某種化學反應或機械纏繞，進而把碳酸鈣和有機高分子兩種性質差異極大的材料緊密結合起來。目前市場上偶聯劑主要有钛酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑和磷酸酯偶聯劑等。

　　幹法改性工藝加工過程簡單，生産裝置投資和生産成本較低，出料後可直接進行包裝，但與濕法比較，活化度欠佳，且很難對一次粒徑的碳酸鈣顆粒進行均勻的表面包覆，是以，幹法活化工藝目前适用于填料級的碳酸鈣改性處理，用于功能性納米碳酸鈣還有待進一步改進。

　　資料來源：《尚凱.納米碳酸鈣聯産超細碳酸鈣節能降耗工藝研究[D].華東理工大學，2018》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！