Carbonato de cálcio É um material químico importante e amplamente utilizado. Como agente de reforço e carga, é amplamente aplicado em indústrias como borracha, papel, tintas, revestimentos, plásticos, alimentos e cosméticos. A modificação com cálcio pesado melhora seu desempenho nessas aplicações. Ela não apenas aumenta o volume do produto e economiza material base, como também reduz custos. Além disso, a modificação com cálcio pesado melhora as propriedades físicas, o desempenho de impressão e a estabilidade dimensional dos produtos.
O que é Carbonato de cálcio pesado ?
De acordo com diferentes métodos de produção, o carbonato de cálcio pode ser dividido em carbonato de cálcio leve e carbonato de cálcio pesado. O carbonato de cálcio leve, também conhecido como carbonato de cálcio precipitado, é produzido por meio de métodos de processamento químico. O carbonato de cálcio pesado, também conhecido como carbonato de cálcio moído, é obtido pela britagem mecânica de materiais naturais como calcário, calcita e giz. Existem diferenças no tamanho das partículas e nas características da superfície entre o carbonato de cálcio pesado e o leve, o que leva a efeitos variados em suas aplicações.
Comparado ao carbonato de cálcio leve, o carbonato de cálcio pesado apresenta vantagens como baixo consumo de energia, processamento simples e baixo custo. Seu efeito de enchimento em indústrias como papel, plásticos, construção civil e revestimentos é significativamente superior ao do carbonato de cálcio leve. No entanto, ainda existem alguns problemas na produção e aplicação do carbonato de cálcio pesado que precisam ser aprimorados:
- Tamanho de partícula ultrafino de carbonato de cálcio pesado.
2. Desenvolvimento de produtos especializados de carbonato de cálcio pesado.
Uma solução eficaz para esses problemas é a modificação do carbonato de cálcio pesado para atender aos requisitos de vários produtos.
Por que é Modificação de superfície Necessário?
Os principais objetivos da modificação da superfície do carbonato de cálcio pesado são:
- Para reduzir a energia de superfície do carbonato de cálcio pesado e evitar aglomeração.
- Para melhorar a dispersão de carbonato de cálcio pesado na matriz.
- Para aumentar a afinidade interfacial entre o carbonato de cálcio pesado e a matriz.
- Para aumentar a especificidade e a funcionalidade do carbonato de cálcio pesado modificado.
Métodos de modificação de cálcio pesado
Para obter o melhor efeito de preenchimento com carbonato de cálcio pesado modificado, é essencial considerar seu campo de aplicação, métodos de processamento e parceiros de mistura. Para diferentes matrizes e áreas de aplicação, é necessário selecionar o modificador e o método de modificação adequados. A seguir, apresentaremos diversos métodos de modificação de superfície e os modificadores escolhidos com base nos diferentes processos de tratamento de superfície de carbonato de cálcio pesado.
Modificação do revestimento físico
A modificação física do revestimento envolve a mistura de modificadores com carbonato de cálcio pesado em uma determinada proporção. Sob a ação de forças de dispersão, o modificador é adsorvido na superfície do carbonato de cálcio pesado por meio de forças físicas, como as forças de van der Waals ou atração eletrostática. Isso forma um revestimento de camada única, dupla ou multicamadas.
Para superar as deficiências dos dispersantes tradicionais e aumentar as forças de ligação física, um novo tipo de superdispersante foi desenvolvido internacionalmente desde a década de 1970.
Comparados aos surfactantes tradicionais, os superdispersantes apresentam as seguintes vantagens:
- Eles têm uma força de ligação maior com a superfície de partículas pesadas de carbonato de cálcio e quase nenhuma dessorção.
- As longas cadeias poliméricas podem impedir mais eficazmente a reaglomeração de partículas pesadas de carbonato de cálcio.
Essas vantagens tornam o carbonato de cálcio pesado modificado por superdispersante promissor para uso generalizado em indústrias como plásticos, pigmentos, tintas e revestimentos.
Modificação Química de Superfície
A modificação química de superfície refere-se a um processo em que modificadores reagem ou adsorvem quimicamente nos sítios ativos da superfície de partículas pesadas de carbonato de cálcio. Isso permite que o modificador cubra a superfície do carbonato de cálcio pesado, aumentando sua compatibilidade e dispersibilidade com matrizes orgânicas. Esse processo melhora o desempenho do processamento e as propriedades físico-mecânicas dos materiais compósitos. A modificação química de superfície inclui principalmente:
- Modificação do agente de acoplamento
- Modificação do agente de acoplamento composto
- Modificação do revestimento de polímero
- Modificação orgânica
Modificação Mecanoquímica
A modificação mecânico-química envolve o uso de métodos mecânicos como moagem e fricção para induzir deslocamento da rede e mudanças na forma cristalina em pó pesado de carbonato de cálcio.
Ao mesmo tempo, a temperatura do sistema aumenta e a energia interna aumenta. Partículas grandes de carbonato de cálcio se decompõem continuamente em partículas menores, até mesmo micrométricas ou nanométricas, aumentando a atividade química da superfície. Isso torna as partículas mais propensas a se ligarem ou se fixarem quimicamente ao modificador, reduzindo sua energia interna e estabilizando o sistema, alcançando assim a modificação da superfície.
Na produção industrial de carbonato de cálcio pesado, a moagem e a modificação da superfície são geralmente realizadas separadamente. No entanto, a adição de modificadores durante o processo de moagem não só potencializa o efeito da modificação da superfície por meio de forças físicas e mecânicas, como também previne a aglomeração causada por partículas excessivamente finas.
Além disso, o próprio modificador atua como um excelente lubrificante e dispersante, reduzindo o atrito entre as partículas. Isso auxilia no processo de moagem e protege o equipamento, simplificando o processo e melhorando o efeito e a eficiência da modificação mecânico-química.
Modificação de Deposição de Superfície
A modificação por deposição de superfície envolve o uso de métodos apropriados para precipitar modificadores na superfície de carbonato de cálcio pesado. É um dos métodos mais comumente utilizados para modificação de superfície de pigmentos minerais inorgânicos. Este método é adequado para produção industrial com um processo simples. Controlando as condições de reação, é possível obter o tamanho e a pureza de partícula desejados.
Modificação de superfície de alta energia
Modificação de superfície de alta energia refere-se ao uso de métodos como radiação de alta intensidade, plasma ou ultrassom para modificar a superfície de carbonato de cálcio pesado.
As fortes ondas de choque e as forças dispersivas geradas durante o processo podem enfraquecer significativamente as interações entre as partículas. Isso ajuda a prevenir a aglomeração e auxilia na dispersão do carbonato de cálcio pesado. No entanto, o efeito de modificação dessa técnica não é muito estável, além de apresentar altos custos e operações complexas. Como resultado, ainda é difícil obter ampla aplicação na produção real.
Conclusão
A modificação de superfície é uma das tecnologias de processamento essenciais para aprimorar o desempenho da aplicação, aumentar a versatilidade e expandir o mercado e o uso de carbonato de cálcio pesado. As principais tendências de desenvolvimento na modificação de superfície de carbonato de cálcio pesado são:
- Otimizando o efeito de modificação da superfície.
- Nanomização de carbonato de cálcio pesado modificado.
- Abordagens verdes e ecologicamente corretas.
- Transformação em direção a maior valor agregado.
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