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如何提高重质碳酸钙在基质材料中分散性?

2021-7-20 9:26:05      点击:
导读:论文出自湖南大学材料学院杨雷,蒋忠诚,董家璋。作为一种重要的无机颜料填料,重质碳酸钙广泛地应用于橡胶、涂料、造纸和塑料行业中。然而未经改性的重质CaCO3表面亲水性强,与有机物之间的亲和性和相容性比较差,容易在基质材料中团聚,从而在填料与高分子聚物的界面上形成缺陷。为了获得综合性能良好的复合材料,需采用表面包覆改性的方法,充分提高重质CaCO3 颗粒材料在基质材料中的

一、实验

1、改性重质CaCO3的制备,称取900g粒度约为45μm的CaCO3干粉,配成固体质量分数为75%的浆料,加入硬酯酸,硬酯酸为CaCO3干粉质量的1%~3%。浆料在42℃时初始黏度为147mPa·s,静止20min后黏度228mPa·s。CaCO3浆料体积约为600mL。在搅拌分散机中以1000r/min的速度搅拌90min。停止搅拌,取出浆料,置于180℃的干燥箱中烘干,烘干后取出改性块体,采用粉碎机高速粉碎3min,得到改性的CaCO3干粉。
2、样品的性能及表征,采用LS-POP(6)型激光粒度分析仪分析重质CaCO3的粒度;采用YQ-Z-48A白度仪测量样品的白度;重质CaCO3的活化度和吸油值按照HG/T2567—1994《工业活性沉淀碳酸钙》的标准要求进行分析。

二、结果与讨论

1、改性重质CaCO3的粒度分析,图1为采用研磨法制备的重质碳酸钙在不同硬脂酸添加量下的激光粒度分布。由图1可见,经过研磨后,产品峰值粒度为2μm,粒度主要分布在0~6μm区间,粒度分布范围窄,基本符合高斯分布。与原始的45μm颗粒相比,重质碳酸钙产品的颗粒明显减小。从累计粒度分布看,当硬脂酸的添加量(质量分数,下同)分别为0%、1%、2%、3%时,粒度≤4.24μm的颗粒分别占98.4%、98.4%、98.99%、98.53%。说明随着硬脂酸的添加,一定程度上起到了助磨效果,使重质碳酸钙的粒度略有减小。但从总体上看,硬脂酸的添加量对产品的粒度分布影响不大。
图1研磨后重质碳酸钙在不同硬脂酸添加量下的激光粒度分布图

2、活化度和吸油值分析,图2为不同硬脂酸添加量对改性重质CaCO3的活化度和吸油值的影响。

由图2可见,硬脂酸添加量对产品的活化度和吸油值有较大影响。随着硬脂酸添加量的增加,重质CaCO3的活化度大幅提高。当硬脂酸的添加量增至2%后,重质CaCO3的活化度超过98%。与此同时,随着硬脂酸添加量的增加,重质CaCO3的吸油值反而降低。当硬脂酸的添加量增至2%后,重质CaCO3的吸油值达到0.267g/g。
图3为不同硬脂酸添加量对改性重质CaCO3白度的影响。

三、结论
在粒度为45μm的重质CaCO3浆料中加入硬脂酸,利用研磨改性法,在研磨粉碎的同时制备了改性CaCO3浆料,烘干粉碎后对CaCO3干粉改性。利用激光粒度分析等手段分别对CaCO3干粉的粒径、活化度和吸油值做了研究。结果表明,常温下可以实现对重质碳酸钙研磨改性一体化的工艺。研磨后CaCO3颗粒粒径由45μm降至2μm。随着硬脂酸的添加量逐渐增加,重质碳酸钙的活化度增加,吸油值下降。当硬脂酸的添加量增至2%(质量分数)后,重质CaCO3的活化度超过98%,吸油值降至0.267g/g。研磨改性一体化工艺有助于降低重质CaCO3的生产成本,增加产品的竞争力。

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