超细碳酸钙粉体的干法表面改性研究

超细粉体颗粒表面干法改性技术可用于批量生产制备超细无机填料,因而,得到较为广泛的工业应用。目前,这类干法表面改性工艺仍然存在如下问题:单一改性剂在超细粉体表面改性工艺中改性效果较差;在工艺过程中单一改性剂的添加量较大,难以有效地控制改性效率、产品质量及生产成本。为了提高改性剂在超细粉体干法表面改性工艺中的效果,本论文首先研究了单一改性剂改性超细碳酸钙粉料的效果,选出具有较好改性效果的改性剂和优化用量。另外,通过系统的实验研究和实际应用效果评价分析,选用了一种油酸-马来酸酐(MAH)复合改性剂,并较为深入地研究了采用其优化配方改性超细碳酸钙物料产品颗粒表面特性及其改性效果和机理。实验结果和研究分析表明,不同改性剂的改性效果优劣顺序依次为:油酸>MAH>十二烷基硫酸钠>硬脂酸钠>月桂酸>十二烷基磺酸钠。各种试剂的最佳用量分别是:油酸2.0wt%;MAH 2.0wt%;十二烷基硫酸钠1.0wt%;硬脂酸钠2.0wt%;月桂酸1.5wt%;十二烷基磺酸钠2.0wt%。通过对不同改性剂的改性实验,选出了干法改性超细碳酸钙粉料颗粒表面效果最好的两种改性剂,即,油酸和MAH。将油酸和马来酸酐进行混合配置成复合改性剂并应用于超细碳酸钙粉料的颗粒表面干法改性,通过对油酸-马来酸酐复合改性剂改性实验和机理研究,获得了该复合改性剂的最优配比。在MAH50%+油酸50%和MAH35%+油酸65%范围内,经过油酸-马来酸酐复合改性剂改性过的碳酸钙可以获得较好的改性效果。通过复合改性剂改性机理的研究表明,油酸与MAH在超细碳酸钙颗粒表面为物理吸附,且油酸主要是靠碳长链的位阻效应提高颗粒的分散性,马来酸酐则是使超细碳酸钙颗粒表面由疏油性转为亲油性,并能在颗粒表面引入羧基、羟基、双键等活性基团,为碳酸钙颗粒表面的功能化提供基础条件。另外,将未改性的碳酸钙和经过油酸、马来酸酐及油酸-马来酸酐复合改性剂改性过的碳酸钙颗粒分别填入到聚乙烯母料中制备得到不同的碳酸钙颗粒/聚乙烯复合材料,并对各复合材料的性能进行了比较试验研究,发现油酸-马来酸酐复合改性剂改性的碳酸钙颗粒/聚乙烯复合材料具有较好的力学性能和较高白度值。