碳酸鈣的表面處理

粉體顆粒表面處理的結果是使其由親水性轉變化疏水性，即親油性，有助于粉體顆粒與基體高分子樹(shù)脂之間形成相互融合的界面，從而提高填充塑料的性能。從另一角度講，顆粒粒徑越小，其表面能越高，越易發(fā)生團聚，而經(jīng)表面處理后，其表面能明顯下降，從而可以大大降低顆粒之間的團聚傾向。

對某些塑料制品，碳酸鈣不經(jīng)過(guò)表面處理照樣可以使用，例如軟質(zhì)PVC塑料鞋底、人造革等。實(shí)際上這些制品加工時(shí)所加入的增塑劑已經(jīng)起到了表面處理劑的作用。有些塑料制品不計較性能的優(yōu)劣，更重視降低原材料成本，此時(shí)直接使用不經(jīng)過(guò)表面處理的碳酸鈣也是可以理解的。表1列出碳酸鈣表面處理與否和處理優(yōu)劣對填充體系缺口沖擊強度的影響。從表中數據可知，使用不經(jīng)表面處理的碳酸鈣，填充材料的缺口沖擊強度較不填充的純塑料下降42%，而使用經(jīng)一般偶聯(lián)劑處理的碳酸鈣，在相同條件下可達到不加填料的純樹(shù)脂的水平，而如果表面處理得非常好，可使填充PE的缺口沖擊強度提高10倍以上。

表面處理劑

書(shū)本上的表面處理劑種類(lèi)繁多，但真正使用量大的商品化的表面處理劑主要有硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑三大類(lèi)，此外還有硅烷偶聯(lián)劑和磷酸酯偶聯(lián)劑等。

①對碳酸鈣表面處理用哪種處理劑好？

硬脂酸便宜，而且對聚氯乙烯塑料來(lái)說(shuō)比較適合，因為硬脂酸除了可使碳酸鈣的表面有機化外，還可以做為聚氯乙烯的外潤滑劑使用。對聚烯烴塑料來(lái)說(shuō)，硬脂酸也可以用來(lái)處理碳酸鈣，但用量較大，且因無(wú)化學(xué)反應僅起包覆作用，故整體效果不如偶聯(lián)劑。

幾種偶聯(lián)劑都可用于碳酸鈣表面處理，但各具特點(diǎn)。鈦酸酯偶聯(lián)劑多為液態(tài)，易分布開(kāi)來(lái)，但通常顏色較深，在要求白度高的產(chǎn)品中不適合；鋁酸酯價(jià)格比鈦酸酯便宜一些，顏色呈白或淡黃色，利于做白色制品，但通常為固態(tài)臘狀，熔融和分布開(kāi)來(lái)需要足夠的時(shí)間；硅烷偶聯(lián)劑十分昂貴，而且由于分子結構上柔性碳鏈少且短，對填充塑料的加工流動(dòng)性有影響。

在選擇表面處理劑時(shí)要同時(shí)考慮價(jià)格、效果兩個(gè)方面，特別要從處理好的重鈣將用于哪一種塑料和制品方面考慮并決定。

②為什么市售偶聯(lián)劑的價(jià)格相差懸殊？

同一類(lèi)偶聯(lián)劑本身受基本原材料的價(jià)格限制，其價(jià)格相差并不會(huì )很懸殊，但市售的偶聯(lián)劑產(chǎn)品中因有效成分多少不同，價(jià)格就相差很大。例如鋁酸酯偶聯(lián)劑商品中，中間體異丙醇鋁的多少直接影響著(zhù)成本，它的價(jià)格是輔助成分硬脂酸、石蠟的4~5倍，又如鈦酸酯偶聯(lián)劑中溶劑的多少也直接影響著(zhù)價(jià)格。因此，購買(mǎi)偶聯(lián)劑要看其使用效果，而不能一味追求價(jià)格越低越好。

③偶聯(lián)劑如何使用？

使用偶聯(lián)劑關(guān)鍵的問(wèn)題是要讓它以快的速度到達碳酸鈣的每一個(gè)顆粒跟前并與之發(fā)生化學(xué)反應形成化學(xué)鍵合。這就要求一是要在高速運動(dòng)狀態(tài)下分布開(kāi)來(lái)，二是要有適當的溫度利于化學(xué)反應的進(jìn)行。此外還有一個(gè)氫質(zhì)子（H+）的來(lái)源問(wèn)題，如果碳酸鈣中水分含量高，偶聯(lián)劑有可能與水行反應（H+由H2O來(lái)提供），而不是與碳酸鈣表面上的羥基反應，那么表面處理的目的就不能達到了。因此要保證快速分布、溫度適宜和不含水分三個(gè)條件，才能發(fā)揮出偶聯(lián)劑應有的作用。至于是否應先溶于溶劑，是否要以噴霧形式加入到處理設備中，要分批分次投入，經(jīng)實(shí)踐表明這些并不重要。

表面處理優(yōu)劣的判斷問(wèn)題

由于我們對粉體顆粒表面處理的機理和實(shí)際情況還不是十分清楚，還由于有些情況下表面處理是在塑料加工過(guò)程中原位進(jìn)行的，因此對于粉體表面狀態(tài)是否已經(jīng)達到了我們預期的要求，我們很難判斷。

簡(jiǎn)單的辦法是看已表面處理的粉體材料能否漂浮在水面上，杯中的水是否混濁。再進(jìn)一步可通過(guò)測定沉淀的粉體數量計算活化率。按照嚴謹的科學(xué)態(tài)度，這種判斷僅能算是粗淺的，不可靠的一種定性的判斷。因為我們不知道粉體顆粒是否團聚了，團聚體內層的顆粒是否也已得到有機化了，以及不親水是否就能和塑料基體大分子能形成良好的相界面了。一方面我們期待有關(guān)學(xué)者和科技人員在微觀(guān)形態(tài)上進(jìn)行深入研究，另一方面我們只能通過(guò)后的宏觀(guān)結果來(lái)判斷所做的表面處理是否成功，效果是否良好，從而得到技術(shù)、經(jīng)濟兩方面都能接受的結論。