Carbonato de calcio Es un material químico importante y ampliamente utilizado. Como agente de refuerzo y relleno, se aplica ampliamente en industrias como la del caucho, el papel, la tinta, los recubrimientos, los plásticos, la alimentación y la cosmética. La modificación con calcio fuerte mejora su rendimiento en estas aplicaciones. No solo aumenta el volumen del producto y ahorra material base, sino que también reduce los costos. Además, la modificación con calcio fuerte mejora las propiedades físicas, el rendimiento de impresión y la estabilidad dimensional de los productos.
Qué es Carbonato de calcio pesado ?
Según los diferentes métodos de producción, el carbonato de calcio se puede dividir en carbonato de calcio ligero y carbonato de calcio pesado. El carbonato de calcio ligero, también conocido como carbonato de calcio precipitado, se produce mediante procesos químicos. El carbonato de calcio pesado, también conocido como carbonato de calcio molido, se obtiene triturando mecánicamente materiales naturales como piedra caliza, calcita y tiza. Existen diferencias en el tamaño de partícula y las características superficiales entre el carbonato de calcio pesado y el ligero, lo que produce diferentes efectos en sus aplicaciones.
En comparación con el carbonato de calcio ligero, el carbonato de calcio pesado ofrece ventajas como bajo consumo de energía, procesamiento sencillo y bajo costo. Su efecto de relleno en industrias como la del papel, el plástico, la construcción y los recubrimientos es significativamente mejor que el del carbonato de calcio ligero. Sin embargo, aún existen algunos problemas en la producción y aplicación del carbonato de calcio pesado que requieren mejoras:
- Tamaño de partícula ultrafino de carbonato de calcio pesado.
2. Desarrollo de productos especializados de carbonato de calcio pesado.
Una solución eficaz a estos problemas es la modificación del carbonato de calcio pesado para satisfacer los requisitos de diversos productos.
¿Por qué es? Modificacion superficial ¿Necesario?
Los principales objetivos de la modificación superficial del carbonato de calcio pesado son:
- Para reducir la energía superficial del carbonato de calcio pesado y evitar la aglomeración.
- Para mejorar la dispersión del carbonato de calcio pesado en la matriz.
- Para mejorar la afinidad interfacial entre el carbonato de calcio pesado y la matriz.
- Para aumentar la especificidad y funcionalidad del carbonato de calcio pesado modificado.
Métodos de modificación de calcio pesado
Para lograr el mejor efecto de relleno con carbonato de calcio pesado modificado, es fundamental considerar su campo de aplicación, los métodos de procesamiento y los componentes de mezcla. Para diferentes matrices y áreas de aplicación, es necesario seleccionar el modificador y el método de modificación adecuados. A continuación, presentaremos varios métodos de modificación de superficies y los modificadores seleccionados según los diferentes procesos de tratamiento de superficies del carbonato de calcio pesado.
Modificación física del recubrimiento
La modificación física del recubrimiento implica mezclar modificadores con carbonato de calcio pesado en una proporción determinada. Bajo la acción de fuerzas de dispersión, el modificador se adsorbe en la superficie del carbonato de calcio pesado mediante fuerzas físicas como las fuerzas de van der Waals o la atracción electrostática. Esto forma un recubrimiento de una, dos o varias capas.
Para superar las deficiencias de los dispersantes tradicionales y aumentar las fuerzas de unión física, desde la década de 1970 se ha desarrollado internacionalmente un nuevo tipo de súper dispersante.
En comparación con los tensioactivos tradicionales, los superdispersantes tienen las siguientes ventajas:
- Tienen una mayor fuerza de unión con la superficie de las partículas pesadas de carbonato de calcio y casi ninguna desorción.
- Las largas cadenas de polímeros pueden prevenir de forma más eficaz la reaglomeración de partículas pesadas de carbonato de calcio.
Estas ventajas hacen que el carbonato de calcio pesado modificado con súper dispersantes sea prometedor para un uso generalizado en industrias como plásticos, pigmentos, tintas y recubrimientos.
Modificación química de superficies
La modificación química superficial se refiere a un proceso en el que los modificadores reaccionan o se adsorben químicamente en los sitios activos de la superficie de partículas pesadas de carbonato de calcio. Esto permite que el modificador cubra la superficie del carbonato de calcio pesado, mejorando su compatibilidad y dispersabilidad con matrices orgánicas. Este proceso mejora el rendimiento del procesamiento y las propiedades físico-mecánicas de los materiales compuestos. La modificación química superficial incluye principalmente:
- Modificación del agente de acoplamiento
- Modificación del agente de acoplamiento compuesto
- Modificación del recubrimiento de polímero
- Modificación orgánica
Modificación mecanoquímica
La modificación mecánico-química implica el uso de métodos mecánicos como la molienda y la fricción para inducir el desplazamiento de la red y cambios en la forma cristalina del polvo de carbonato de calcio pesado.
Al mismo tiempo, la temperatura del sistema aumenta y la energía interna aumenta. Las partículas grandes de carbonato de calcio se descomponen continuamente en partículas más pequeñas, incluso micrométricas o nanométricas, lo que aumenta la actividad química de la superficie. Esto aumenta la probabilidad de que las partículas se unan químicamente o se adhieran al modificador, reduciendo su energía interna y estabilizando el sistema, logrando así la modificación de la superficie.
En la producción industrial de carbonato de calcio pesado, la molienda y la modificación superficial suelen realizarse por separado. Sin embargo, si se añaden modificadores durante el proceso de molienda, no solo se potencia el efecto de modificación superficial mediante fuerzas físico-mecánicas, sino que también se previene la aglomeración causada por partículas excesivamente finas.
Además, el modificador actúa como un excelente lubricante y dispersante, reduciendo la fricción entre las partículas. Esto facilita el proceso de molienda y protege el equipo, simplificando el proceso y mejorando el efecto de la modificación y la eficiencia de la modificación mecánico-química.
Modificación de la deposición superficial
La modificación por deposición superficial implica el uso de métodos adecuados para precipitar modificadores sobre la superficie del carbonato de calcio pesado. Es uno de los métodos más utilizados para la modificación superficial de pigmentos minerales inorgánicos. Este método es adecuado para la producción industrial gracias a su sencillo proceso. Controlando las condiciones de reacción, es posible obtener el tamaño de partícula y la pureza deseados.
Modificación de superficies de alta energía
La modificación de superficie de alta energía se refiere al uso de métodos como radiación de alta intensidad, plasma o ultrasonido para modificar la superficie del carbonato de calcio pesado.
Las fuertes ondas de choque y las fuerzas dispersivas generadas durante el proceso pueden debilitar significativamente las interacciones entre partículas. Esto ayuda a prevenir la aglomeración y facilita la dispersión del carbonato de calcio pesado. Sin embargo, el efecto de modificación de esta técnica no es muy estable, conlleva altos costos y operaciones complejas. Por lo tanto, aún es difícil lograr una aplicación generalizada en la producción real.
Conclusión
La modificación superficial es una de las tecnologías de procesamiento esenciales para mejorar el rendimiento de las aplicaciones, aumentar la versatilidad y ampliar el mercado y el uso del carbonato de calcio pesado. Las principales tendencias de desarrollo en la modificación superficial del carbonato de calcio pesado son:
- Optimización del efecto de modificación de la superficie.
- Nanomización de carbonato de calcio pesado modificado.
- Enfoques verdes y respetuosos con el medio ambiente.
- Transformación hacia un mayor valor añadido.
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