关于超细碳酸钙粉体的干法表面改性分析
纳米碳酸钙改性技术研究进展及代表性应用综述
纳米碳酸钙改性技术研究进展及代表性应用综述吕津辉/文【摘要】碳酸钙是一种重要的无机粉体填充材料，由于其原料来源丰富且成本低，生产方法简单，性能比较稳定，被广泛的应用于橡胶、涂料、胶黏剂、造纸、塑料、食品等行业。
按照生产方法的不同，碳酸钙可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
而活性碳酸钙，又称改性碳酸钙，是通过加入表面处理剂对重钙或轻钙进行表面改性制得[1]。
【关键词】纳米碳酸钙；改性剂；改性技术；纳米碳酸钙应用；填加纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.001～0.1um(即1～100nm)之间等。
由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子效应[1]。
为了使具有良好性能的纳米碳酸钙发挥优良性能，使用者对纳米碳酸钙进行表面改性，使其成为了一种具有多功能性的补强填充改性材料。
改性后的碳酸钙表面吸油值明显降低，凝聚粒子的粒径减小，粒子分散性增强，作为填料用于生产后的制品塑化时间缩短，塑化温度下降，溶体流动指数上升，流动性得到显著改善[2]。
1.表面改性的理论1.1 化学键理论偶联剂一方面可以与纳米碳酸钙表面质子形成化学键，另一方面要与高聚物有较强的结合界面，进而提高纳米粒子的力学性能[1]。
1.2 表面浸润理论因为复合材料的性能受高分子物质对纳米填料浸润能力的影响，若填料能完全被浸润，那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂内聚强度的粘结强度[1]。
1.3 可变形层理论吸附树脂会优先选择偶联剂改性填料的表面作配合剂，一个范围的固化不均会生成变形层，变形层是一个比偶联剂在聚合物和填料之间的单分子层厚得多的柔树脂层，它能防止界面裂缝的扩图1流化床造粒工艺流程展，松弛界面应力，加强界面的结合强度[1]。
1.4 约束层理论模量在高模量粉体和低模量粉体之间时，传递应该是最均匀的[1]。
碳酸钙粉体表面改性与母料加工
０ Ｃ 改变 格的不 断上 涨 ， 别是 ２ ０ 年 以来 合成 原 材料成本 ，而 １ ０元的差 价往往会 成 就 应对 Ｃａ Ｏ 粉体进 行表 面改性 。 特 ０４
中国 烈 僻 工 业 ２０年 期 。 ０ 第３ ８
维普资讯
专
Ｅｘ ｒ ｐｅ ｔ
般 硅 烷 偶 联 剂 用 于 硅 酸 盐 类 矿 物 粉 体 物 解 离 之 后 ，才 能 起 到 一 定 的 内 润 滑 的
０ 米 到几 十 微 米 ，两 种 物 料 的 体 积 差 别 极 的 表 面 改 性 效 果 较 好 ，而 用 于 碳 酸 盐 粉 作 用 ，内 润 滑 指 数 一 般 在 ６ 左 右 。用 量 大 ，密 度 相 差 也 十 分 悬 殊 ，很 难 与 合 成 体 的 效 果 不 理 想 ， 以 Ｃａ Ｏ 粉 体 的 表 过 大制 品易喷霜 ，影响透 明性 。为了防 所 Ｃ
估 算 使 用 量 应 在 ２ ０ 吨 以 上 ，到 ２ １ 加 工 行 业 来 说 ，每 多 使 用 １ 的 碳 酸 钙 大 ，否 则 产 品 的 力 学 性 能有 所 下 降 。为 ５万 ０５ ％ ０ 年将上升到 ５ ０万吨 。随着合 成树脂价 粉 体 材 料 ，就 等 于 降 低 了 １ ０元 左 右 的 了 改 变 这 些 状 况 ， 向 功 能 型 要 求 发 展 ，ｔ ｐ ｒ
碳 酸 钙 粉 体 表 面 改 性 与 母 料
加 工
李 宝 智
（ 头市瑞 智粉体 改性技 术有限公 司 ０ ４ １ 包 １ Ｏ ０）
【 摘要 】Ｃ Ｃ 。 ａ Ｏ 粉体 的表 面改性和 母料 加工是 其深 加 工的重要 部分 。本文 主要介 绍 了超 细 Ｃ Ｃ 及 纳米 Ｃ Ｃ 。 ａ Ｏ。 ａ Ｏ 的干法 表 面改性 、母料 加工及 应 用效 果 。通 过表 面改性 可 以提 高 Ｃ Ｃ 。 ａ Ｏ 粉体 的分散 效果 和 与树 脂 的交联 性 ，将 其加 工成母料 ，可 以更好 的改 善 Ｃ Ｃ 细粉 及纳米 Ｃ Ｃ 。 ａＯ 超 ａ Ｏ 的团聚 问题 ；可解 决塑料 制品 加工 中混 料 的均 匀性 及下料 的 离析现 象 ，提 高制品 的稳 定性 ，残 少 了清洗设 备 的用料量 ，改 善 了生产环境 ，增 加 了在 塑料 制品 中的填 加量 ，提 高 了产品的 附加值 。 【 关键 词 】碳 酸 钙（ ＣＯ。；粉体 ；表 面改性 ；母料 Ｃａ ）
超细重质碳酸钙干法生产工艺分析
（ ｆｉ ｍｅ ｔ ｓ ａｃ Ｈｅｅ Ｃｅ ｎ ｅ ｒｈ＆ ＤｅｉｎＩｓｉ ｔ，Ｈｅｅ，２ ０ ５１ Ｒｅ ｓｇ ｎ ｔｕｅ ｔ ｆｉ ３ ０ ）
Ａｎ ｌ ｚｎ ｆ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙＡｂ ｕ ｏ ｕ ｉ ｇ Ｓ ｐ ｒ ｎ ａ ｙ ｉ ｇ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｔＰｒ ｄ ｃｎ ｕ ｅ ｆ ｅ Ｔ ｉ Ｇ ｒ ｕｎｄ Ｃａｃ ｕ ｒ ｎａ ｅｂｙ Ｄｒ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｌ ｉ ｍ Ｃａ ｂｏ ｔ ｙ－ ｔ ｏ
目前 ，国内２５ ０ ０ 目以下的产品以干法生产为主，
合 ，组成超 细 加工工 艺 系统 。上 述 系统一般 都可 以 达到 一定 的超 细效果 。但是 采用 哪种生 产 系统更加
科学 合理 呢？
２５ ０ ０ 目以湿法生产为 主。２ ０ 年 ，国际上 已 ０ ～６５ ０ ００
出现 了干 法生产 ６ ０目的重钙粉 的先 进分级机 设 ５ ０ 备 ，我国在 ２ ０ 年 已有 引进 。 ０３ 重 钙干法 工艺 的加工设 备 主要 由研 磨和分 级设 备 组成 。成熟 的研磨 设备 主要有 雷蒙 磨 、冲击 式粉 碎机 、干 式搅 拌磨 、气流磨 、立 式磨 、环辊 磨 、振 动磨 和球 磨机 等 ；分 级设备 主要 是采 用强制 涡流 原 理 制造 的叶轮 式超细 分级机 。研 磨设备 与分 级机 配类型
４Ｒ 雷 蒙 磨 （自带 分 析 机 ）
给 料 粒 度 ａｏｍｍ） ９ （
＜２ ０
最佳 生产细度范 围 （ ， 目数）
ｌ０ ０ ０ ～４ ０
粉 碎 机 理
碾 压 与 冲 击
ｌ２ ０ ５ 目吨产品 １ ５ 目吨产 品单机 ２ ０ 电耗（ ｋＷ － ｈ／ｔ ） 生产规模（ ／ｈ） ｔ ｌ０ ４ ０２ ． ～０． ３
超细重质碳酸钙干法加工技术与设备简评
但是 ，因为微粉含量 低 ，用雷 蒙磨 生产 ８ ０ ０ 目以上 超
细重 钙粉 ，其生 产能力偏小 。 （） ２ 干式搅 拌磨＋ 级机 工艺 。 分
干式搅拌磨也称为搅拌式球磨机 ，磨体为立式简
０丝 — —
２ ｌ年 第５ ００ 期
中国非金属 矿工业 导刊
总第 ８ 期 ５
（） ６ 球磨 机＋ 级机 工艺 。 分 球磨机的粉碎原理是 ，物料与研磨介质一起 ，在
我 国的重钙研磨加工设备种 类繁多 ，它们与超细 分级机配合 组成超 细加工系统 ，一般都可 以达到超细 生产的效果。但是采用 哪种生产工艺和设备更加合理 则需要依据 市场对 重钙 的细度要求和企业的利润最大 化 ，客观地 评价各种 工艺和设备 。 目前我 国重钙 市场上 主流需求的是６ ０ ０ 目 ０ ～１ ０ ５ 的 重钙 产 品 ；重 钙产 品的 附加 值增 值 率 偏低 （ 与滑 石 、重 晶石 、高 岭土等相 比） ，规模 是影响效益 的主 要 因素之 一 。要满足 市 场要求 及企 业利 润这二 个条 件 ，在选择 重钙加 工工艺和设备 时原则上要达到 ：技 术成熟、设备运行 可靠 、产 品质量稳定 、吨产品投资 少 、产品能耗 低。
以 生 产 ６ ０～６５ ０目的 产 品 ，特 别 适 宜于 ８ ０～ ０ ０ ０ ２ ５ ０目的产 品 ，单 机 生 产 规 模 ｌ ０ ／ ／ 。 ０ ～１ ７ｔ ａ １ ２ 重钙 主流 加工 工艺及设 备 的 比较 ． 上述可见 ，虽然雷蒙磨等都是 目前重钙企业常用
的设备 ，但是大多数设备都难 以实现超细重钙 的大规 模 生产 。
势 。但是 ，碾压粉碎原理 决定了雷蒙磨产生的微粉量 相对较少 ，例如 ，在４ ０ ０ 目的细粉 中，＜１ ０ ｍ的微粉 只 占ｇ３ ％左右 。通常将 雷蒙磨进行改造 ，或外加超 １６ ］ 细分级 系统 ，也可 以生产８ ０ ５ 目的超细 产品。 ０ ～１ ０ ２
电石渣制备超细碳酸钙过程中的表面改性研究
首先将 一 定量 电石渣 放人 大 烧杯 中 ， 加入 足量 水 清
洗， 然后在 １０ 下干燥至恒重 ， １￣ Ｃ 再将其于 ９０Ｃ ０ ￣下高温 由于碳酸钙粉体具有亲水疏油的性质 ， 使其与有机高聚 煅 烧 １ 时 ， 小 得灰 白色预 处理 后 的 电石渣 。将预 处理 后 物的亲 和性 差 ， 易造 成界 面 缺 陷 。为 了提 高碳 酸钙 的补 的 电石渣 在 ８ ￣下 进行 消化 ，将 消化 好 的 电石 渣 过 ８ ０Ｃ ０ 强作 用 以及在 复 合 材 料 中 的分 散性 能和 改 进 碳 酸 钙填 目筛 ，再 通 入 含一 定 体 积分 数 的 Ｃ 空气 的混 合 气 Ｏ与 充复合 材料 的 物理性 能 ， 必要 对碳 酸钙粉 末 进行 表 面 体 ， 有 同时进 行搅 拌 。反应 结束 后 真空抽 滤 ， 饼在 １０Ｃ 滤 １￣ 改性１ 常 见 的改 性方 法 主要有 干法 改性 和湿 法 改性ｐ ２ １ ， 】 。 １０Ｃ 烘 干 ， 到碳 酸钙 样 品 。 ２ ￣下 得 在上 述制 备 过程 中 ， 分
摘要 ： 以电石 渣为原料 ， 利用间歇鼓 泡碳化法制备 出碳酸钙 。分别在不同的制备阶段加入钛酸酯偶联剂 （Ｎ１７） 产品进行表面改性 ， Ｊ １ 对
发现在碳化过程 中加入 改性 剂钛 酸酯偶联剂 Ｊ １ ７时 ， 品的白度有所 降低 ， Ｎ１ 产 而吸油值降低 明显 ， 活化度则升 高 ， 明此 时改性效果较 表
碳 酸 钙 广泛 地 应 用 于塑 料 、 胶 、 橡 油漆 、 妆 品 、 化 涂
２ 实 验 部 分
２１ 工 艺流 程 ．
料 、 墨 、 纸 、 品 和牙 膏 等 行业 中 油 造 食 。碳 酸 钙 作 为橡 胶、 塑料 制 品的 填料 ， 以提 高 制 品 的耐 热 性 、 可 耐磨 性 、 尺寸稳 定性 、 度及可 加 工性 ， 降低制 品 的成本 。 钢 并 但是
碳酸钙表面改性常用改性剂有哪些
碳酸钙表面改性常用改性剂有哪些？在实际生产中，碳酸钙的表面处理主要分为干法改性和湿法改性。
对于重钙、部分低档次轻钙等普通产品，可采用干法处理，对于纳米碳酸钙、专用碳酸钙等中高档次的产品则需采用湿法处理。
1、碳酸钙干法改性常用改性剂干法改性是将表面处理剂与碳酸钙粉末直接混合，通过高速旋转、喷淋等方式，使改性剂一端的基团与碳酸钙表面形成强化学键，另一端与高分子材料发生反应或物理缠绕，从而实现对碳酸钙的表面改性。
干法改性的工艺原理简单，设备要求也不高，但此法缺点也很明显，无法达到非常均匀的包覆效果，总有部分碳酸钙无法被包覆，这将导致产品在应用时使制品出现缺陷。
故干法改性一般适用于对性能要求不太高的产品。
干法改性工艺使用的表面处理剂主要有：钛酸酯类：主要分为单烷氧型，螯合型和配位型三大类。
单烷氧型因含有功能性基团，比较适合干法改性；螯合型因含有乙二醇基，比较适合湿法改性工艺；而配位型一般难溶于水，不与酯发生反应，适合干法改性。
铝酸酯类：常温下为白色蜡状固体，热分解温度高、约300℃，具有反应活性强，无毒、味弱、价格较低、适用范围广等特点，但因为易水解，钛酸酯只适合于干法改性工艺。
由于铝酸酯对PVC有良好的热稳定性和润滑性，其已广泛应用于碳酸钙表面处理及塑料产品的加工中。
硼酸酯类：常温下为白色粉状或块状固体，由于具有优异的抗水解性和热稳定性，硼酸酯不仅可以应用于干法改性，湿法改性也同样适合。
磷酸酯类：表面处理时，可以与碳酸钙表面钙离子发生反应生成磷酸钙包覆在碳酸钙表面，从而达到表面改性功能。
用磷酸酯处理过的碳酸钙在应用时可提高材料的加工、机械性能，同时也可改善制品的阻燃性和耐腐蚀性。
2、碳酸钙湿法改性常用改性剂湿法改性是将表面处理剂溶于水，加入到碳酸钙水溶液中，通过控制加入速度，溶液温度，包覆时间来进行表面处理的一种方法。
相较于干法改性，湿法改性的包覆效果明显更好，包覆的更加均匀，得到的产品质量也更加稳定。
碳酸钙表面改性探究
碳酸钙表面改性探究碳酸钙经过改性活化处理后，具有高度的疏水性。
分子的结构发生改变、粒度分布更加均匀。
其具有白度高、流动性优良、光度好、分布均匀、填充量大等特点，并有良好的润滑性、分散性及有机性。
与塑料、橡胶的分子间亲和能力强、填充量是普通碳酸钙的3-6倍，生产成本降低显著。
因此，文章主要针对目前碳酸钙的广泛应用，进行探究碳酸钙改性的方法及常用的改性剂，以便碳酸钙改性得到进一步发展。
标签：碳酸钙；表面改性；活性碳酸钙前言碳酸钙是一种白色粉末，无味无臭的化合物，它有很多俗称，像灰石、石灰石、大理石等等。
碳酸钙不溶于水，但是却溶于像盐酸等这样的酸，溶解在酸中会放出大量的气体。
碳酸钙在地球上很常见，不仅存在动物的骨骼或者外壳中，也存在于方解石、大理石等岩石中。
碳酸钙有无定型和结晶型两种形态，碳酸钙是一种无机化合物，也是一种粉末产品。
碳酸钙凭借着价格低廉、无毒无味、白度高、硬度好等特点在橡胶和塑料生产过程中广泛用作填料碳[1]。
据统计，在塑料制品制造过程中无机填料大部分是碳酸钙，约占填料用量的70%。
碳酸钙分为天然矿石粉碎而得的重质碳酸钙（GCC）和经过化学过程生产的沉淀碳酸钙（PCC）[2]。
因PCC的生产工艺复杂且昂贵，同时会带来环境污染，今后的发展趋势是更多的使用GCC代替PCC[3]。
通常未经过改性的GCC具有亲水性表面，然而其与极性有机聚合物的亲和性较差，在基料中易造成分散的不均匀或积聚现象，从而导致填料与聚合物之间产生相异界面，这种缺陷容易产生应力集中现象，以致填充复合材料机械力学性能下降，发生断裂现象[4]。
1 碳酸钙改性方法及特点1.1 粒径细化使GCC粉末粒度微细化或超微细化，以提高填充剂在制品中的分布均匀。
主要对传统的碳酸钙生产工艺的碳化、粉化及脱水干燥等技术进行升级改造，使其生产工艺变的复杂了，条件也变得难以实现，同时产品成本提高很多。
纳米活性钙加入到高分子体系中，因为其颗粒属于纳米级，对体系的流变特性可以产生一定的影响，因此人们对在高分子体系中加入纳米活性钙所产生的流变性能影响的研究也越来越重视，所以对其的发展也越来越深入了，未来的情景很美好，很值得开拓它。
碳酸钙表面改性探究
碳酸钙表面改性探究作者：王翔许苗苗来源：《科技创新与应用》2016年第02期摘要：碳酸钙经过改性活化处理后，具有高度的疏水性。
分子的结构发生改变、粒度分布更加均匀。
其具有白度高、流动性优良、光度好、分布均匀、填充量大等特点，并有良好的润滑性、分散性及有机性。
与塑料、橡胶的分子间亲和能力强、填充量是普通碳酸钙的3-6倍，生产成本降低显著。
因此，文章主要针对目前碳酸钙的广泛应用，进行探究碳酸钙改性的方法及常用的改性剂，以便碳酸钙改性得到进一步发展。
关键词：碳酸钙；表面改性；活性碳酸钙前言碳酸钙是一种白色粉末，无味无臭的化合物，它有很多俗称，像灰石、石灰石、大理石等等。
碳酸钙不溶于水，但是却溶于像盐酸等这样的酸，溶解在酸中会放出大量的气体。
碳酸钙在地球上很常见，不仅存在动物的骨骼或者外壳中，也存在于方解石、大理石等岩石中。
碳酸钙有无定型和结晶型两种形态，碳酸钙是一种无机化合物，也是一种粉末产品。
碳酸钙凭借着价格低廉、无毒无味、白度高、硬度好等特点在橡胶和塑料生产过程中广泛用作填料碳[1]。
据统计，在塑料制品制造过程中无机填料大部分是碳酸钙，约占填料用量的70%。
碳酸钙分为天然矿石粉碎而得的重质碳酸钙（GCC）和经过化学过程生产的沉淀碳酸钙（PCC）[2]。
因PCC的生产工艺复杂且昂贵，同时会带来环境污染，今后的发展趋势是更多的使用GCC代替PCC[3]。
通常未经过改性的GCC具有亲水性表面，然而其与极性有机聚合物的亲和性较差，在基料中易造成分散的不均匀或积聚现象，从而导致填料与聚合物之间产生相异界面，这种缺陷容易产生应力集中现象，以致填充复合材料机械力学性能下降，发生断裂现象[4]。
1 碳酸钙改性方法及特点1.1 粒径细化使GCC粉末粒度微细化或超微细化，以提高填充剂在制品中的分布均匀。
主要对传统的碳酸钙生产工艺的碳化、粉化及脱水干燥等技术进行升级改造，使其生产工艺变的复杂了，条件也变得难以实现，同时产品成本提高很多。
粉体撞击流超细粉碎与表面改性研究
以 降 低 高 聚 物 的用 量 ，从 而 降 低 材 料 成 本 ，同 时还 能提 高 材 料 的 刚 性 、硬 度 、尺 寸 稳 定 性 等 物 理 性
能。但未经改性 的重质碳 酸钙 为亲 水性 ห้องสมุดไป่ตู้无 机物 ，
有 机 高 聚 物 分 子 为 疏 水 的 物 质 ，两 者 的界 面性 质截 然 不 同 ，因 此 未 经 改 性 的 重 质 碳 酸 钙 与 有 机 高 聚物 的 相 容 性 差 ，直 接 或 过 多 地 填 充 易 导 致 材 料 力 学性 能 的 降 低 以及 易 脆 化 。经 过 有 机 化 改 性 的重 质碳 酸 钙 可 以改 善 其 与 有 机 高 聚 物 的相 容 性 ，提 高其 在有 机 高 聚 物 中 的 分 散 性 ， 从 而 提 高 材 料 的 综 合 性 能 。本 文 以硬 脂 酸作 为 改 性 剂 ，在 撞 击 流 超 细
维普资讯
刘 雪 东 等 粉 体 撞 击 流 超 细 粉 碎 与 表 面 改 性 研 究
粉 体 撞 击 流 超 细 粉 碎 与 表 面 改 性 研 究
刘 雪 东 ，李 凤 生 ，张 智 宏
（ ． 南 京 理 工 大 学 化 工 学 院 ，江 苏 南 京 １ ２０４ １０ ９；２ 江 苏 石 油 化 工 学 院 化 学 工 程 系 ，江 苏 常 州 ． ２３ １） １０ ６
序 混 合 器 将 粉 体 与 改 性 剂 均匀 混 和后 经 计 量 加 料 器 加 人 ， 粉 体 超 细 加 工 及 表 面 改 性 装 置 中 完 成 超 细 在
是 基 于撞 击 流 的 特 点 ，将 其 应 用 于 粉 体 的超 细 加 工
与表 面改 性 过 程 。 为 了 满 足 特 定 工 艺 过 程 的 要 求 ， 常 常 要 对粉 体 进 行 表 面改 性 ，表 面 改 性 的方 法 通 常 有 干 法 与湿 法 两 种 ，干 法 改 性 具 有 效 率 高 、产 量 大 的 特 点 ，但 其 设 备 结 构 复 杂 ，缺 少 专 门 装 置 ， 因 此 ，研 究高 效 多 功 能 的粉 体 加 工 工 艺 及 装 置 是 有 现
粉体表面改性处理介绍
2)有机酸及其盐类改性剂
❖高级脂肪酸及其盐 结构通式：RCOOH 为阴离子表面活性剂，其结构和聚合物分子结
构相似，与聚合物基料有一定的相容性。分子一 端为羧基，可与无机填料或颜料表面发生物理、 化学吸附作用，另一端为长链烷基（C16-C18）
作用： 用高级脂肪酸及其盐(如硬脂酸)处理无机填料
或颜料，有一定的表面处理效果 可改善无机填料或颜料与高聚物基料的亲和性， 提高其在高聚物基料中的分散度。 本身具有润滑作用，可使复合体系内摩擦力减
（1）干法改性 干法改性是指颗粒在干态下在表面改性设备中首先进
行分散，然后通过喷洒合适的改性剂或改性剂溶液，在一 定温度下使改性剂作用于颗粒材料表面，形成一层改性剂 包覆层，达到对颗粒进行表面改性处理的方法。这种改性 方法具有简便灵活，适应面广，工艺简单，成本低，改性 后可直接得到产品，易于连续化、自动化等优点，但是在 改性过程中对颗粒难以做到处理均一、颗粒表面改性层可 控等目的。
2023最新整理收集 do something
概述
1)定义
粉体表面改性
表面改性是指利用各类材料或助剂，采用物理、 化学 等方法对粉体表面进行处理，根据应用的需要有目的地改 善粉体表面的物理化学性质或物理技术性能，如表面晶体 结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和 反应特性等等，以满足现代新材料、新工艺和新技术发展 的需要。
亲水基的性质
硅烷偶联剂亲水基也称水解性基团，遇水可分解成 活性硅醇(≡Si-OH)，通过硅醇和无机矿物表面反应， 形成化学结合或吸附于矿物表面 X为—OCH3和—OC2H5，水解速度缓慢，产物
醇为中性物质，用水介质进行表面改性。 X为—OC2H4OCH3基团，不仅保留水解性，还
能提高水溶性、亲水性，应用更为方便
了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改性剂
了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改性剂碳酸钙是目前有机高聚物基材料中用量最大的无机填料，但是，未经表面处理的碳酸钙与高聚物的相容性较差，简单造成在高聚物基料中分散不均从而造成复合材料的界面缺陷，降低材料的机械强度。
随着用量的加添，这些缺点更加明显。
因此，为了改进碳酸钙填料的应用性能，必需对其进行表面改性处理，提高其与高聚物基料的相容性或亲和性。
1、碳酸钙表面改性简述碳酸钙的表面改性方法重要是化学包覆，辅之以机械化学；使用的表面改性剂包括硬脂酸（盐），钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂以及无规聚丙烯，聚乙烯蜡等。
碳酸钙连续表面改性工艺表面改性要借助设备来进行。
常用的表面改性设备是SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机以及涡流磨和流态化改性机等。
影响碳酸钙表面改性效果的重要因素是：表面改性剂的品种、用量和用法（即所谓表面改性剂配方）；表面改性温度、停留时间（即表面改性工艺）；表面改性剂和物料的分散程度等。
其中，表面改性剂和物料的分散程度重要取决于表面改性机。
2、脂肪酸（盐）改性碳酸钙硬脂酸（盐）是碳酸钙最常用的表面改性剂。
其改性工艺可以采纳干法，也可以采纳湿法。
一般湿法工艺要使用硬脂酸盐，如硬脂酸钠。
（1）硬脂酸干法改性碳酸钙涂酸磨机改性碳酸钙采纳SLG型粉体表面改性机和涡旋磨等连续式粉体表面设备时，物料和表面改性剂是连续同步给入的，硬脂酸可以直接以固体粉状添加，用量依粉体的粒度大小或比表面积而定，一般为碳酸钙质量的0.8%—1.2%；在高速混合机、卧式桨叶混合机及其他可控温混合机中进行表面包覆改性时，一般为间歇操作，首先将计量和配制好的物料和硬脂酸一并加入改性机中，搅拌混合15—60min即可出料包装，硬脂酸的用量为碳酸钙质量的0.8%—1.5%左右，反应温度掌控在100℃左右。
为了使硬脂酸更好地分散和均匀地与碳酸钙粒子作用，也可以预先将硬脂酸用溶剂（如无水乙醇）稀释。
改性时也可适量加入其他助剂。
碳酸钙的活化改性..
碳酸钙的活化改性一、碳酸钙改性简介）粉体作为填充改性材料广泛应用于塑料、橡胶和涂碳酸钙（CaCO3料等行业，既可提高复合材料的刚性、硬度、耐磨性、耐热性和制品的尺寸稳定性等，又能降低制品的成本。
由于CaCO原料来源广泛、价格低3廉且无毒性，所以它是高聚物复合材料中用量最大的无机填料，尤其在塑料异型材行业中是最常用的无机粉体填料。
碳酸钙直接用于高聚物中存在两个缺陷：（1）分子间力、静电作用、氢键、氧桥等会引起碳酸钙粉体的团聚；（2）纳米碳酸钙表面具有亲水性较强且呈强碱性的羟基，会使其与聚合物的亲和性变差，易形成团聚体，造成在高聚物中分散不应用在高聚物基复合材料均匀，导致两种材料间界面缺陷。
因此，CaCO3中分散不均匀，界面结合力低，使复合材料界面间存在缺陷，导致橡塑制品的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率等力学性能降低，从而影响其填充量的增加而更加明显，甚至使制应用效果，且这一缺陷随着CaCO3品无法使用。
为了增强CaCO在高聚物中的浸润性，消除表面高势能，提3填充复合材料高其在复合材料中的分散性能和疏水亲油性，改进CaCO3的加工和力学等综合性能，并提高其在复合材料中的填充量，需要对进行改性。
CaCO3,的表面改性主要有以下两个途径：①使颗粒目前，国内外对CaCO3微细或超微细化，从而改善其在高聚物复合材料中的分散性，且因其比表面积增大而增强CaCO在复合材料中的补强作用；②改进3CaCO3的表面性能，使其由无机性向有机性过渡，从而改善CaCO3与高聚物的相容性，提高橡塑制品的加工性能、物理性能及力学性能。
然而，微细化的CaCO3粒子存在以下两个缺陷：①CaCO3粒子粒径越小，其表面上的原子数越多，表面能越高，吸附作用越强，粒子间相互团聚的现象越明显，因此,CaCO3在高聚物基体中的分散性越差；②CaCO3颗粒微细化无法改变其表面亲水疏油性，与高聚物界面结合力依然较弱。
受外力冲击时，易造成界面缺陷，导致复合材料性能下降。
ADDP对超细碳酸钙表面改性的研究
粉体表面改性资料
③HYB高速冲击式表面改性机；④ 1200型混合机；
⑤机械融合改性机；
⑥流态化改性机；
⑦兼具粉碎或干燥功能的表面改性机。
高速加热混(捏)合机
高速加热式混合机是无机粉 体（如无机填料或颜料）表面化 学包覆改性常用的设备之一。
1—回转盖；2—外套；3—折流板 ；4—叶轮；5—驱动轴；6—排料 口；7—排料汽缸；8—夹套
具有表面改性剂分散较好、表面包覆较均匀等特点，但要后 续干燥作业。因此，特别适用于前段为湿式制粉作业而后又需要 干燥的场合。
三、粉碎与表面改性合二为一工艺
通过在机械粉碎过程中添加表面改性剂在粒度减小的同时对 粉体颗粒进行表面改性。
优点：可以简化工艺，某些表面改性剂可在一定程度上提高 粉碎效率。
缺点：温度难以控制，局部的过高温升可能破坏改性剂的分 子结构。此外，由于粉碎过程中颗粒不断被粉碎、产生新表面， 颗粒包覆不均匀
未来无机填料发展的三大方向： （1）粒径微细化（2）表面活性化（3）结构复杂化
二、表面改性的目的
（1）改善粉体颗粒的分散性、稳定性和相容性。 （2）提高粉体颗粒的化学稳定性，如耐药性、耐光性、
耐候性等。 （3）改变粉体的物理性质，如光学效应、机械强度等。 （4）出于环保和安全生产目的。
三 、粉体表面改性技术的应用
4.4.4 表面改性设备
高性能表面改性设备基本工艺特性：
① 对粉体及表面改性剂的分散性好；
② 粉体与表面改性剂的作用机会均等；
③ 改性温度和时间可调； ④ 单位产品能耗低、磨耗小；
⑤ 无粉尘污染或污染少； ⑥ 操作简便、运行平稳。
一、干法表面改性设备
①高速加热混(捏)合机； ②SLG连续粉体表面改性机；
(1)有机/无机复合材料(塑料、橡胶等）：改善无机填料（包括
干法超细加工重钙粉的研究_陈海焱
4 结论 ( 1) 分析与比较结果表明 : 过热蒸汽气流磨具 有空气气流磨的一般特点 , 如加工后产品的粒度 细、 粒度分布狭窄、 纯度高、 设备使用寿命长等。 ( 2) 以 蒸汽为介质比 较便宜, 能 量转换损失 少, 过 热蒸汽 工质的 成本仅 为空气 工质成 本的 1/ 4; 同时蒸汽的临界 速度高, 动 能大, 粉 碎强度 高。故采用过热蒸汽工质 , 可极大地降低能耗 , 获 得更细粒度的产品。 ( 3) 带有分级装置的蒸汽气流磨是目前国内 ( 上接 8 页 ) 反浮选可获得高纯镜铁矿精矿 , 再进行适当 深加工即可做油漆原料。
[ 1]
10 m) 。
参考文献
郑水林 . 我 国重质 碳酸 钙生 产与 应用现 状 [ J] . 非金 属矿 ,
1997, ( 增刊 ) , 107- 110. [ 2] 陈海焱 , 等 . 应用过热蒸汽干法制备超 细粉的研究 [ J] . 四川
冶金 , 1997, ( 3) , 53- 55. [ 3] 杨宗志 . 超微气流粉碎原理、 设备及应用 [ M ] . 北京 : 北京化 116.
试验研究
文章编号 : 1008- 7524( 2002) 07- 0009- 03
IM & P 化工矿物与加工
2002 年第 7 期
干法超细加工重钙粉的研究
陈海焱, 胥海伦, 李友志
( 西南科技大学 , 四川 绵阳 621002)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
关于超细碳酸钙粉体的干法表面改性分析
【摘要】碳酸钙粉体的表面改性是其深加工的重要部分，是塑料工业使用数量最大、应用面最广的粉体填料。
工业生产中使用的活性碳酸钙粉体，主要是通过单一的硬脂酸及其盐、表面活性剂或偶联剂的吸附、表面涂覆和表面化学性来实现表面有机化改性。
本文主要介绍超细碳酸钙的干法表面改性以及应用效果。
解决塑料制品加工中混料的均匀性及下料的离析现象，减少清洗设备的用料量，提高超细碳酸钙粉体的应用性能与质量。
【关键词】超细；碳酸钙粉体；干法表面改性
粉体表面改性是集粉体加工材料、材料性能、化工机械等于一体的新技术，此技术的针对性和目的性比较强，而且此技术工艺方法比较多，影响因素也比较复杂，所以在制作的过程中要细致的分析这些影响因素，从而选择正确的表面改性方法、工艺配方和设备，使碳酸钙粉体的表面改性达到预期目的。
碳酸钙粉是一种普通的无机非金属填料，经过超细粉碎和改性，可以将其变成一种性能优越的功能填料。
1 碳酸钙粉体表面改性概述
碳酸钙在人们的日常生活中比较常见，被广泛应用于塑料、造纸、建筑材料、食品添加剂等行业。
碳酸钙一般有轻质与重质之分，轻质碳酸钙的活化改性一般采用湿性工艺加工。
重质碳酸钙是通过天然粉碎碎石而得，它的活化改性可以采用干性也可以采用湿性。
我国的高档碳酸钙仍然需要从国外进口，国内的碳酸钙技术在质量上与西方国家存在一定的差距，所以必须加强对碳酸钙的研究，碳酸钙表面改性剂的研究是研究碳酸钙的重要领域之一，比较常用的表面改性剂与改性方法有：有机/无机改性剂、聚合物改性剂、偶联剂等等。
碳酸钙的活性改性实际上是选择特定的表面改性剂，对碳酸钙颗粒进行包覆处理，从而使碳酸钙成为一种填充材料。
2 影响碳酸钙粉体表面改性的主要因素
2.1 粉体原料
碳酸钙粉体原料的比表面积、颗粒形状以及大小，还与它的物理、化学性质等都对其改性效果有一定的影响。
在不计粉体空隙的状况下，粉体的颗粒大小与其比表面积成反比的关系，也就是说粉体的颗粒越细，其比表面积越大，此时表面改性剂的用量也越大。
粉体表面性质，比如表面电性、湿润性、溶解性等都直接影响着碳酸钙粉体与表面改性剂分子的作用，进而影响其表面改性的效果。
2.2 表面改性剂用量
在进行碳酸钙表面改性剂的研究中，其颗粒表面达到单分子层吸附所用的最
佳用量，这个最佳用量与粉体原料以及比表面积、表面改性剂的截面面积等有着直接的关系，在实际生产中，该用量不一定是完全覆盖时的表面改性剂用量。
表面剂最佳使用量的确定，是需要通过改性实验以及其应用性能的实验来确定的。
2.3 表面改性剂使用方法
碳酸钙表面改性剂的使用方法是其配方的重要组成部分，对粉体的表面改性效果有着重要的影响，良好的使用方法能有效的提高粉体表面改性剂的分散程度和表面改性效果。
表面改性剂的用法包括配制、分散以及添加方法，不同的表面改性剂配制的方法也有所不同；添加表面改性及最好的方法是使表面改性剂与粉体充分接触，以达到表面改性剂的高度分散和表面改性剂在粒子表面的均匀包覆，因此，最好采用与粉体给料速度连动的连续喷雾或滴添加方式。
2.4 表面改性工艺
碳酸钙粉体的表面改性工艺是影响其改性效果最终的因素，良好的工艺应用是实现表面改性剂在粉体表面均匀且牢固包覆的重要条件。
另外，工艺最好具有操作简单、质量稳定、能耗低、污染小、可控性好等特点，选择表面改性时应该考虑粉体的特性、工艺方式、以及改性方法等因素。
3 碳酸钙粉体表面改性
3.1 表面改性的选择
碳酸钙粉体的表面改性具有很强的针对性，其表面改性剂的选择应该考虑粉体的材质、处理方式以及它的应用行业等，根据具体情况进行具体的分析。
目前我国应用于碳酸钙粉体加工的表面改性剂主要有硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类等，不同的改性剂性质不同，应用于粉体加工中功能也不同，另外，因为碳酸钙的表面改性剂主要解决碳酸钙的分散问题、粉体与有机高分子材料产生界面结合的问题以及粉体表面改性后的功能及专用化等问题。
所以，在选择表面改性剂时应该充分了解改进剂的物理、化学性能和碳酸钙粉体的反应机理以及有机高分子制品的基料性质、主体配方、工艺技术要求等情况，进行合理的选择。
以便提高粉体产品的性能与质量，同时又能降低成本。
3.2 表面改性工艺的确定
碳酸钙粉体的表面改性工艺的确定与其表面改性剂、助剂、碳酸钙反应机理等因素有关，首先要对碳酸钙的粉体进行动态加热，将粉体内的水份排尽；然后将粉体加热到100℃-110℃时，添加表面改性剂，添加方法可以使用雾化法或滴加法，如果表面改性剂是两种时，应该分开加入；不同的反应时间对粉体的反应效果不同，所以要在动态情况下保持一定的温度和时间。
另外，如果选用经偶联剂改性的碳酸钙粉体，在加工过程中会产生少量的假结硬颗粒料，影响产品的质量，所以对这类粉体加工时一定要进行有效的分级，以便提高粉体质量。
表面改性工艺流程如图1所示。
图1表面改性工艺如图
3.3 表面改性设备的选择
碳酸钙粉体表面改性设备的选择要根据加工工艺的方式以及表面改性的机理进行合理的选择，尽量选择无污染的设备。
表面改性设备的分类有很多种，但是有些设备并没有根据工艺要求和表面改性的机理进行制造，如果选用这种类型的设备，势必会影响粉体表面改性的效果，需要对其进行改造后才能投入使用。
根据碳酸钙粉体表面改性的机理以及工艺技术，选择设备时应该考虑以下几点因素：第一，设备能将粉体加热到120摄氏度，并且能够在90-120摄氏度之间自动控制保温；第二，设备要有必要的排气装置，以便在粉体进行表面改性时将需要排出的水分以蒸汽的方式排出；第三，碳酸钙表面改性时，各个设备应该处在高速动态的状态下；第四，设备应该有将表面改性剂分开加入的功能；第五，在解决碳酸钙粉体在表面改性过程中假/硬团聚体问题时，需要用专用的分级设备进行配套。
3.4 超细碳酸钙粉体的表面改性
近年来，随着科技的进步，人们对碳酸钙粉体表面改性的技术要求越来越高，出现了超细碳酸钙粉体表面改性的深加工，超细碳酸钙粉体具有普通碳酸钙粉体没有的量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子效应以及表面效应等，在粉体加工的过程中容易出现颗粒团聚现象，这种情况达到限制了超细碳酸钙的使用。
鉴于此，必须对这类碳酸钙进行表面改性时，以便降低其表面能，改善粉体与树脂的交联性。
4 结语
总之，对超细碳酸钙粉体进行表面改性处理后，不仅能有效地改变超细碳酸钙粉的表面性能，提高其质量，而且能降低复合聚丙烯塑料的成本，促进我国塑料业对改性无机矿物填料需求的发展。
参考文献：
[1]郑水林.影响粉体表面改性效果的主要因素中国[J].非金属矿工业导刊，2003（1）
[2]郑水林.非金属矿粉体加工技术现状与发展[J].中国非金属矿工业导刊，，2007（4）。