Carbonate de calcium ultrafin Il s'agit de particules de carbonate de calcium d'une taille comprise entre 0,02 et 0,1 µm. Il s'agit d'un nanomatériau économique présentant un effet de taille et un effet de surface.
Il présente d'excellentes propriétés de renforcement, de transparence, de dispersibilité, de thixotropie et de nivellement. Le carbonate de calcium actif ultrafin, utilisé comme charge fonctionnelle, améliore considérablement la qualité du produit grâce à sa ténacité et son renforcement.
À mesure que les particules de carbonate de calcium rétrécissent, leur énergie de surface augmente. Cela renforce l'adsorption entre les particules. Cela provoque une agglomération importante, ce qui limite ses applications industrielles.
Donc, modification de surface de carbonate de calcium ultrafin pour produire du carbonate de calcium actif, améliorant sa compatibilité avec les matrices organiques, est devenu la clé pour améliorer ses performances d'application.
Les méthodes de modification de surface de carbonate de calcium ultrafin peut être divisé en deux catégories principales.
La modification physique de la surface comprend principalement le revêtement et l’adsorption.
La modification chimique de surface couvre la substitution, la polymérisation et le greffage.
Les méthodes courantes sont la réaction chimique locale, le revêtement de surface, la réaction mécanochimique, le rayonnement à haute énergie et la modification de la charge du mélange maître.
Modification de la réaction chimique locale
Cette méthode utilise des groupes fonctionnels présents à la surface du carbonate de calcium ultrafin pour réagir avec des modificateurs de surface (tels que des agents organiques, des agents inorganiques et des agents de couplage) afin d'obtenir une modification. Elle comprend procédé à sec et procédé humide:
- Procédé à sec :
Le carbonate de calcium ultrafin et le modificateur sont mélangés dans un malaxeur à grande vitesse. Cette méthode, simple et économique, convient aux agents de couplage, mais l'uniformité du revêtement est limitée. Elle est principalement utilisée lorsqu'une qualité de produit élevée n'est pas requise. - Procédé humide :
Ce procédé consiste à ajouter des modificateurs à une suspension ultrafine de carbonate de calcium à température contrôlée. Le modificateur recouvre la surface du carbonate de calcium pour former une structure à double couche. Comparé au procédé par voie sèche, il offre une meilleure uniformité, mais son procédé est plus complexe. Des tensioactifs hydrosolubles tels que les acides gras et leurs sels sont couramment utilisés.
La modification des réactions chimiques locales combine souvent différents modificateurs (agents de couplage, agents inorganiques et organiques), empêchant l'agglomération des nanoparticules, améliorant la distribution granulométrique et la fluidité et améliorant les performances mécaniques.
Modification du revêtement de surface
Cette méthode enrobe les particules de tensioactifs ou d'autres agents grâce à des forces physiques telles que l'interaction de van der Waals, sans réaction chimique. Lors de la préparation des nanoparticules, les tensioactifs peuvent enrober simultanément le carbonate de calcium, produisant ainsi des nanoparticules uniformes.
Modification mécanochimique
Cette méthode applique de fortes forces mécaniques pour activer la surface des particules, modifiant ainsi leur structure cristalline et leurs propriétés de surface, et améliorant la réactivité avec les modificateurs organiques/inorganiques. Économique et simple, elle est toutefois plus efficace pour les particules de plus grande taille que le carbonate de calcium nanométrique. Pour les nanoparticules, la combinaison de méthodes mécanochimiques avec d'autres techniques améliore l'efficacité de la modification de surface.
Modification de surface à haute énergie
Un traitement par rayonnement à haute énergie (rayons X, rayons gamma) ou plasma est utilisé pour activer la surface, créant ainsi des sites actifs pour la polymérisation par greffage avec des monomères réactifs, formant ainsi une couche de revêtement organique. La modification par plasma offre une température et une densité énergétique élevées, ainsi que la possibilité d'initier des réactions difficiles dans des conditions conventionnelles. Cependant, en raison des coûts élevés, de la complexité du procédé et de l'instabilité des résultats, les applications industrielles sont limitées.
Modification du remplisseur de mélange maître
Cette méthode consiste à mélanger un mélange-maître de résine, du carbonate de calcium et des tensioactifs, puis à procéder au mélangeage, à la plastification et à la granulation. La préparation du mélange-maître entraîne simultanément une modification de surface, améliorant la dispersion et la compatibilité avec les résines. Elle prévient l'agglomération, améliore la stabilité mécanique et simplifie la production. Des charges fonctionnelles peuvent également être ajoutées pour préparer des mélanges-maîtres fonctionnels spécialisés.
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