微粉網訊：碳酸鈣來源豐富，性質穩定，色白而價廉，是在高分子材料加工中應用最多的主要填料之一。為了節約有機高分子材料降低製品成本，在加工中進行有效的高填充仍是最簡單而有效措施之一。但是隨著填料量的增加，物料熔融流動性變差，製品性能明顯下降，以致難以加工成型，為此必須對碳酸鈣進行表面改性。由於碳酸鈣表面改性涉及的應有領域很多，可用作表面改性劑的物質也很多，根據產品不同用途表面改性劑種類多，常用的有：端胺基多元醇酯類、非離子型表面活性劑類、矽類、鈦類、胺類、磷類、鋁及鋯--鋁系化合物等。主要應用於塑料、橡膠、膠粘劑、熱固性和熱塑性複合材料以及塗料油墨等材料加工。本研究採用雙親改性的方法對不同的鈣粉進行表面改性，模擬粘度法研究了低極性聚合物體系鄰苯二甲酸二辛酯(Dioctyl Phthalate)簡稱二辛酯(DOP)中的粘度變化及雙親改性鈣在PP材料加工應用試驗情況。
一、 實驗方法
二、 實驗過程
1、 雙親改性方法及測試
將各種規格鈣粉，分別放在燒杯中攪拌配成25%（W）的漿料，水浴升至60-70 ℃，按不同比例分別加入新型改性劑JL-G03FL按0.5%（W）及JL-G03按1.0 %（W）比例，電動攪拌15min後出料，進行真空抽濾，濾餅進120℃烘箱烘2小時，濾餅研磨製成雙親改性鈣粉備用。同時取少量樣品置清水中與普通重質碳酸鈣進行疏水性對比實驗。
2、產品粘度對比實驗
從表一產品粘度對比實驗可以看出，經過雙親改性的重鈣粉在與普通重鈣同等使用量的情況下，體系粘度下降 60%以上，白雲石鈣也可以降低20%以上，這說明經過雙親改性的重鈣粉吸油值低，與有機材料體系相容性好，易於加工分散可以改善製品的物理機械性能，對於軟質塑料加工可以增加體系中游離增塑劑的含量，相對可以節省增塑劑的使用量降低製品成本。
3、疏水性對比實驗
將不同的鈣粉放入置清水的燒杯中會很快沉入水底，而經過雙親改性鈣粉則可以浮在水上，激烈攪拌混合可以成乳狀分散狀態。這是因為改性劑已經將無機性質的碳酸鈣表面改變成有機性質的表面，同時有親水的活性基團使產品具有親水功能可以適合水性產品應用。
三、雙親改性鈣粉生產及應用
1 、雙親改性鈣粉生產
採用優質的大方解石在新型環輥磨或者立磨上進行粉體加工，同時均勻添加粉體重量的0.1 ~ 0.3 %（W）JL- G03FL助磨分散（偶聯）改性劑（也可以先用1 ：1~ 5水稀釋同時攪拌均勻），用計量泵將稀釋好的助劑噴或者均勻滴加在二次破碎的原礦表面，原礦粗粉通過螺旋進料或皮帶輸送進研磨主機，進行幹法研磨加工（補水量根據設備系統的排汽能力而定，以產品水分合格為準），達到粉體加工和改性一體化，滿足粉體分散和部分活化要求，同時另外可配合0.5~1.5 %（W）JL-G03多元羥醇酯超分散偶聯劑進行複合改性，生產的產品具有親水同時親油的雙親特性！
2、雙親改性鈣粉應用
PP材料加工試驗結果PM6（30%）
四、實驗結論：
1、經過雙親改性的重鈣粉吸油值低，與有機材料體系相容性好，易於加工分散改善製品的物理機械性能，對於軟質塑料加工可以增加體系中游離增塑劑的含量，相對可以節省增塑劑的使用量降低製品成本。
2、 採用高白度原粉經過特殊雙親改性處理得到的功能粉樣品1#綜合性能優良！從測試結果可以看出，由於樣品1#是採用特殊雙級雙親改性工藝應用專利改性劑處理亞納米級超細粉體，產品應用於聚烯烴填充改性體系，製品的力學性能得到明顯的改善和提高，含量30%的填充改性PP材料的缺口衝擊強度同比提高20%以上，斷裂伸長率同比提高30%以上。
3、經雙級雙親改性劑功能改性後的粉體可以更加均勻的分散到製品中，具有很好的相容性，通過化學鍵合作用，達到增韌補強效果，因此可以進行高填充，降低製品成本。而且物料易塑化，表面亮度高，綜合加工性能優良。
4、 由於普通填料表面極性強，表面能高，聚烯烴樹脂中易於團聚，不易分散，從而影響製品加工性，並破壞製品的力學性能。而雙親改性粉表面已有機化改性，表面能顯著降低，不易團聚，基本上是以原生粒子狀態分散到聚烯烴樹脂中，並通過有機改性劑的分子橋架作用，在界面上產生強的粘合作用，而其中部分以納米狀態分散的剛性粒子滲透到聚烯烴樹脂三維網絡結構中。依據非彈性體增韌改性觀點，剛性納米級粒子表面缺陷少，非配對原子多，與聚烯烴樹脂結合牢固，在受到外力作用時，引起基體樹脂銀紋化吸收能量，發生脆-韌轉變，從而避免局部應力集中產生裂紋化，使複合材料達到增韌補強效果，具有較好的力學性能。
（來源：南京金來旺，作者汪忠清）
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《2016年中國重質碳酸鈣行業發展報告》
校對：粉小薇
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