Carbonate de calcium C'est un matériau chimique important et largement utilisé. En tant qu'agent de renforcement et de charge, il est largement utilisé dans des industries telles que le caoutchouc, le papier, l'encre, les revêtements, les plastiques, l'agroalimentaire et les cosmétiques. Une forte modification au calcium améliore ses performances dans ces applications. Elle permet non seulement d'augmenter le volume du produit et d'économiser la matière première, mais aussi de réduire les coûts. De plus, la forte modification au calcium améliore les propriétés physiques, les performances d'impression et la stabilité dimensionnelle des produits.
Qu'est-ce que Carbonate de Calcium Lourd ?
Selon les différentes méthodes de production, le carbonate de calcium se divise en carbonate de calcium léger et carbonate de calcium lourd. Le carbonate de calcium léger, également appelé carbonate de calcium précipité, est produit par des procédés chimiques. Le carbonate de calcium lourd, également appelé carbonate de calcium broyé, est obtenu par broyage mécanique de matériaux naturels comme le calcaire, la calcite et la craie. La granulométrie et les caractéristiques de surface des carbonates de calcium lourd et léger diffèrent, ce qui entraîne des effets différents selon les applications.
Comparé au carbonate de calcium léger, le carbonate de calcium lourd présente des avantages tels qu'une faible consommation d'énergie, une mise en œuvre simple et un faible coût. Son effet de remplissage dans des industries comme le papier, le plastique, la construction et les revêtements est nettement supérieur à celui du carbonate de calcium léger. Cependant, certains problèmes de production et d'application du carbonate de calcium lourd doivent encore être résolus :
- Particules ultrafines de carbonate de calcium lourd.
2. Développement de produits spécialisés à base de carbonate de calcium lourd.
Une solution efficace à ces problèmes est la modification du carbonate de calcium lourd pour répondre aux exigences de divers produits.
Pourquoi est-ce que Modification des surfaces Nécessaire?
Les principaux objectifs de la modification de surface du carbonate de calcium lourd sont :
- Pour réduire l’énergie de surface du carbonate de calcium lourd et empêcher l’agglomération.
- Pour améliorer la dispersion du carbonate de calcium lourd dans la matrice.
- Pour améliorer l’affinité interfaciale entre le carbonate de calcium lourd et la matrice.
- Pour augmenter la spécificité et la fonctionnalité du carbonate de calcium lourd modifié.
Méthodes de modification du calcium lourd
Pour obtenir un effet de remplissage optimal avec du carbonate de calcium lourd modifié, il est essentiel de prendre en compte son domaine d'application, ses méthodes de traitement et ses partenaires de mélange. Pour différentes matrices et domaines d'application, il est nécessaire de sélectionner le modificateur et la méthode de modification appropriés. Nous présenterons ensuite plusieurs méthodes de modification de surface et les modificateurs choisis en fonction des différents procédés de traitement de surface du carbonate de calcium lourd.
Modification du revêtement physique
La modification physique des revêtements consiste à mélanger des modificateurs avec du carbonate de calcium lourd dans une certaine proportion. Sous l'action de forces dispersives, le modificateur s'adsorbe à la surface du carbonate de calcium lourd grâce à des forces physiques telles que les forces de Van der Waals ou l'attraction électrostatique. On obtient ainsi un revêtement monocouche, bicouche ou multicouche.
Pour pallier les défauts des dispersants traditionnels et augmenter les forces de liaison physiques, un nouveau type de super dispersant a été développé à l’échelle internationale depuis les années 1970.
Par rapport aux tensioactifs traditionnels, les super dispersants présentent les avantages suivants :
- Ils ont une force de liaison plus forte avec la surface des particules lourdes de carbonate de calcium et presque aucune désorption.
- Les longues chaînes polymères peuvent empêcher plus efficacement la réagglomération des particules lourdes de carbonate de calcium.
Ces avantages rendent le carbonate de calcium lourd modifié par superdispersant prometteur pour une utilisation généralisée dans des industries telles que les plastiques, les pigments, les encres et les revêtements.
Modification chimique de surface
La modification chimique de surface désigne un procédé par lequel des modificateurs réagissent ou s'adsorbent chimiquement sur les sites actifs à la surface des particules lourdes de carbonate de calcium. Cela permet au modificateur de recouvrir la surface du carbonate de calcium lourd, améliorant ainsi sa compatibilité et sa dispersibilité avec les matrices organiques. Ce procédé améliore les performances de mise en œuvre et les propriétés physico-mécaniques des matériaux composites. La modification chimique de surface comprend principalement :
- Modification de l'agent de couplage
- Modification de l'agent de couplage composite
- Modification du revêtement polymère
- Modification organique
Modification mécanochimique
La modification mécano-chimique implique l'utilisation de méthodes mécaniques telles que le broyage et la friction pour induire un déplacement du réseau et des changements de forme cristalline dans la poudre lourde de carbonate de calcium.
Parallèlement, la température du système augmente et l'énergie interne augmente. Les grosses particules de carbonate de calcium se décomposent continuellement en particules plus petites, de l'ordre du micron ou du nanomètre, ce qui renforce l'activité chimique de la surface. Les particules sont alors plus susceptibles de se lier chimiquement au modificateur, réduisant ainsi leur énergie interne et stabilisant le système, permettant ainsi la modification de la surface.
Dans la production industrielle de carbonate de calcium lourd, le broyage et la modification de surface sont généralement réalisés séparément. Cependant, l'ajout de modificateurs pendant le broyage permet non seulement d'améliorer l'effet de modification de surface grâce aux forces mécaniques, mais aussi d'éviter l'agglomération due à des particules trop fines.
De plus, le modificateur lui-même agit comme un excellent lubrifiant et dispersant, réduisant la friction entre les particules. Cela facilite le processus de broyage et protège l'équipement, simplifiant le processus et améliorant l'effet de modification et l'efficacité de la modification mécano-chimique.
Modification du dépôt de surface
La modification par dépôt de surface consiste à utiliser des méthodes appropriées pour précipiter des modificateurs à la surface du carbonate de calcium lourd. C'est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour la modification de surface des pigments minéraux inorganiques. Ce procédé est adapté à la production industrielle grâce à sa simplicité. Le contrôle des conditions de réaction permet d'obtenir la granulométrie et la pureté souhaitées.
Modification de surface à haute énergie
La modification de surface à haute énergie fait référence à l’utilisation de méthodes telles que le rayonnement de haute intensité, le plasma ou les ultrasons pour modifier la surface du carbonate de calcium lourd.
Les fortes ondes de choc et les forces dispersives générées pendant le processus peuvent affaiblir considérablement les interactions entre les particules. Cela permet d'éviter l'agglomération et de favoriser la dispersion du carbonate de calcium lourd. Cependant, l'effet de modification de cette technique n'est pas très stable, son coût est élevé et ses opérations complexes. Par conséquent, son application à grande échelle en production réelle reste difficile.
Conclusion
La modification de surface est l'une des technologies de traitement essentielles pour améliorer les performances des applications, accroître la polyvalence et élargir le marché et l'utilisation du carbonate de calcium lourd. Les principales tendances de développement en matière de modification de surface du carbonate de calcium lourd sont les suivantes :
- Optimisation de l'effet de modification de surface.
- Nanomisation du carbonate de calcium lourd modifié.
- Des approches vertes et respectueuses de l'environnement.
- Transformation vers une plus grande valeur ajoutée.
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