偶联剂改性碳酸钙

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用于碳酸钙表面改性的偶联剂主要是钛酸酯和铝酸酯偶联剂，或者是复合偶联剂。经偶联剂处理后的碳酸钙（包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙），除了用作硬质的聚氯乙烯的功能填料外，还广泛用做胶粘剂、油墨、涂料等的填料和颜料。

1、钛酸酯偶联剂改性碳酸钙



用钛酸酯偶联剂进行干法表面包覆改性的工艺流程

为了提高钛酸酯偶联剂与碳酸钙作用的均匀性，一般用惰性溶剂，如液体石蜡（白油）、石油醚、变压器油、无水乙醇等进行溶解和稀释。

钛酸酯偶联剂和惰性溶剂混合后以喷雾或滴加形式加入高速混合机中，这样可以更好地与碳酸钙颗粒分散混合，进行表面化学包覆。如采用连续式的表面改性设备，也可以不要用溶剂预先对钛酸酯偶联剂进行稀释。

钛酸酯偶联剂用量依碳酸钙的粒度和比表面积而定，一般为0.5%-3.0%。碳酸钙的干燥温度尽可能在偶联剂闪点以下，一般为100-120℃。

用钛酸酯偶联剂处理后的碳酸钙，与聚合物分子有较好的相容性。同时，由于钛酸酯偶联剂能在碳酸钙分子和聚合物分子之间形成分子架桥，增强了有机高聚物或树脂与碳酸钙之间的相互作用，可显著提高热塑料复合材料等的力学性能，如冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及伸长率等。

2、铝酸酯偶联剂改性碳酸钙

铝酸酯偶联剂已广泛应用于碳酸钙的表面处理和填充塑料制品，如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。

研究表明，经铝酸酯处理后的轻质碳酸钙在可使碳酸钙/液体石蜡混合体系的黏度显著下降，说明改性后的碳酸钙在有机介质中的分散性良好。

此外，表面改性活化后的碳酸钙可显著提高CaCO3/PP（聚丙烯）共混体系的力学性能，如冲击强度、韧性等。

3、复合偶联改性碳酸钙

复合偶联体系是以碳酸钙偶联剂为基础，结合其他表面处理剂、交联剂、加工改性剂对碳酸钙表面进行综合技术处理的工艺。



碳酸钙复合偶联改性体系工艺流程

复合偶联体系中偶联剂及各种助剂分述如下：

钛酸酯偶联剂。

硬脂酸。单独使用硬脂酸处理碳酸钙，效果不理想。单独使用偶联剂处理碳酸钙，成本较高。将硬脂酸与钛酸酯偶联剂结合使用，可以收到较好的协同效果。硬脂酸的加入基本上不影响偶联剂的偶联作用。同时，还可以减少偶联剂的用量，降低生产成本。

交联剂双马来酞亚胺。复合偶联剂体系中，采用交联剂可以使无机填料通过交联技术与基体树脂紧密地结合在一起，进一步提高复合材料的各项机械力学性能。这是“白艳华”或简单钛酸酯偶联剂表面处理难以达到的。

加工改性剂-80树脂等。各种加工改性剂主要是高分子化合物。加工改性剂可以显著改善树脂的熔体流动性、热变形性能及制品表面的光泽等。

为了使所有碳酸钙粒子表面都能包覆一层偶联剂分子，可以改喷雾或滴加的方法为乳液浸渍的办法，再经过滤，烘干，粉碎后与交联剂等助剂高速捏合（混合），均匀分散。

综上所述，碳酸钙复合偶联体系的主要成分是碳酸钙和钛酸酯偶联剂。钛酸酯偶联剂发挥了主要作用。在此基础上，再配合交联剂、表面活性剂、加工改性剂等可进一步增强碳酸钙填料的表面活性，增加填料的用量，提高复合材料的性能。