表面改性是提升碳酸鈣應用性能、提高適用性、拓展市場和用量所必須的重要手段,未來功能化、專用化將成為碳酸鈣發展的主要趨勢,各種表面改性專用碳酸鈣的市場需求量會越來越大。
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(1)聚氯乙烯(PVC)
改性碳酸鈣與普通碳酸鈣相比,顆粒以原生態粒子狀態均勻分布,不團聚,與PVC樹脂具有極好的相容性和分散性,易塑化,不粘輥,加工性能優良,有利于提高加工效率,而且制品的斷裂強度及斷裂伸長率明顯提高,物理機械性能良好。
(2)聚丙烯(PP)
采用偶聯劑四氫呋喃均聚醚(PTHF)對輕質碳酸鈣表面進行改性,可使碳酸鈣的吸油值降低到22%,接觸角降低到68.6°。
改性后的碳酸鈣填充進聚丙烯,在聚丙烯中分散良好,能在一定程度上緩解拉伸強度的下降趨勢,使復合材料的斷裂伸長率達到28.47%、沖擊強度達到6.7kJ/m2。
(3)高密度聚乙烯(HDPE)
采用鋁酸酯偶聯劑對重質碳酸鈣進行機械化學改性,鋁酸酯偶聯劑在碳酸鈣粒子表面發生了一定的鍵合作用,改性后碳酸鈣顆粒分散性明顯提高;
隨著高密度聚乙烯(HDPE)中改性碳酸鈣用量的提高,復合材料磨耗量和摩擦功減小,抗摩擦性能提高;在用量為8phr時,復合材料力學性能最佳,拉伸強度和沖擊強度分別提高了4.46%、24.57%。
(4)低密度聚乙烯(LDPE)
采用硬脂酸(用量為1.5%)和DL-411鋁酸酯(用量為0.5%時),改性碳酸鈣的活化指數為99.71%、吸油值為46.19mL/100g、最終的沉降體積為2.3mL/g、10g改性碳酸鈣與100mL液體石蠟混合物的黏度為4.4Pa·s。
將改性碳酸鈣填充到低密度聚乙烯(LDPE)中,當改性碳酸鈣含量為10%時,復合材料具有較好的力學性能。
(5)ABS塑料
納米碳酸鈣經過表面改性以后,在有機介質中的分散性得到了提高,表面由親水性變成了親油性,將其用于ABS樹脂中,可提高ABS樹脂的力學性能,如沖擊強度、拉伸強度、表面硬度、彎曲強度以及熱性能如熱變形溫度。
(6)聚酯(PBAT)
采用雙層偶聯劑包覆法對碳酸鈣進行表面改性,改性后的碳酸鈣填充量可達到50%,且復合材料制品的綜合力學性能良好。
在復合材料中,改性碳酸鈣粒子完全被PBAT樹脂基體浸潤包覆,沒有溶出現象,同時提高了兩者之間的相互流動性。
(7)輻射交聯三元乙丙橡膠(EPDM)
采用具有不飽和官能團的鈦酸酯偶聯劑105對碳酸鈣原位改性,改性碳酸鈣分散性得到了提高;在輻射交聯EPDM中,改性碳酸鈣表面通過油酸集團與EPDM產生了化學反應,使碳酸鈣參與到EPDM的交聯網絡中,提高了復合材料的拉伸強度、100%定伸應力和邵爾A硬度,使碳酸鈣在輻射交聯EPDM中具有了補強性。
(8)聚乳酸(PLA)
通過偶聯劑對碳酸鈣進行表面改性,使碳酸鈣比表面積加大,因而與基體接觸面積增大,受到應力時會產生更多的銀紋和塑性變形區,吸收大量的能量,從而達到增韌、增強的目的。
(9)PVC涂層織物
改性重質碳酸鈣能夠改善聚氯乙烯糊樹脂配混料體系的相容性,在與普通重鈣同等使用量的情況下,能夠獲得比較低的粘度,增強與聚酯基布的粘合作用,可以減少粘接劑的用量。
同時能夠改善涂層材料的手感,在增加40%使用量的情況下,對材料的加工性能、物理機械性能、熱焊接性能沒有不利的影響。
(10)聚氯乙烯(PVC)消防管
與普通碳酸鈣相比,改性碳酸鈣顆粒以原生粒子狀態均勻分布,不團聚,其中部分以納米粒子狀態存在,因此填充于聚氯乙烯(PVC)消防管中,不僅能改善體系的加工性能,而且賦予制品較好的物理機械性能,達到增韌補強的效果。