Карбонат кальция является неорганическим веществом, поверхность частиц полярная, гидрофильная и олеофобная, агломерированная, плохая совместимость с органическими полимерами, неравномерная дисперсия в материалах полимерной основы, низкая сила связывания и простота изготовления интерфейсов. Дефекты приводят к нестабильности продукта. качество.
Карбонат кальция без модификации поверхности в качестве наполнителя для изготовления бумаги имеет такие недостатки, как плохая совместимость и сила связывания с волокнами целлюлозы, низкая скорость удерживания в бумаге и пониженная механическая прочность бумаги. Следовательно, карбонат кальция необходимо модифицировать на поверхности, чтобы его можно было лучше использовать в бумажной промышленности.
Процесс модификации поверхности карбоната кальция в основном включает процесс сухой модификации, процесс влажной модификации и процесс модификации на месте. Как правило, тяжелый карбонат кальция, полученный путем сухого измельчения, подвергается процессу сухой модификации, а тяжелый карбонат кальция, полученный путем мокрого измельчения, подвергается процессу влажной модификации. Легкий карбонат кальция получают химическим способом, обычно с использованием процесса модификации на месте. Обычно используемые модификаторы для модификации поверхности карбоната кальция в производстве бумаги в основном включают связующие агенты, полимеры и неорганические вещества.
1. Связующий агент
Связующий агент представляет собой вещество с амфотерной структурой. Молекула имеет как гидрофильные полярные группы, так и гидрофобные неполярные группы. Он может объединять неорганические частицы и органические субстраты через прочный интерфейсный слой.
Полностью смешайте катионный алюминий-циркониевый органометаллический комплексный связующий агент с легким карбонатом кальция в соотношении 0,3:100, реагируйте при температуре около 110°C в течение 15-30 минут и используйте легкий карбонат кальция с модифицированной поверхностью для изготовления бумаги. Это может улучшить физические показатели производительности, такие как прочность на разрыв, прочность на разрыв и прочность на растяжение бумаги, а также улучшить физическую прочность бумаги; в то же время это также может улучшить коэффициент удержания PCC.
2. Полимер
Полимер может быть направленно адсорбирован на поверхности частиц карбоната кальция с образованием физического или химического адсорбционного слоя, тем самым улучшая стабильность карбоната кальция в органической или неорганической фазе (системе).
При использовании только катионоактивного крахмала для модификации наполнителя PCC и катионоактивного крахмала и стеарата натрия для модификации наполнителя PCC результаты показывают, что белизна немного снижается, но разница невелика, а показатели прочности на растяжение, индекс разрыва и характеристики дренажа бумаги Скорость удержания наполнителя была значительно улучшена, и последний лучше, чем первый. Модифицированные наполнители PCC могут лучше связываться с волокнами, улучшая, таким образом, прочностные свойства бумаги с наполнителем и характеристики удерживания мокрой части бумагоделательного производства.
Тройная полимерная система используется для модификации тяжелого карбоната кальция. Сначала анионный полиакриламид (АПАМ), катионный крахмал (CSt) и катионный полиакриламид (КПАМ) образуют полиэлектролитный комплекс, а затем осаждаются и покрывают его. На поверхности тяжелого карбоната кальция для производства бумаги вызывает предварительную флокуляцию наполнителей. По сравнению с немодифицированным тяжелым карбонатом кальция модифицированный тяжелый карбонат кальция использовали в качестве наполнителя для изготовления бумаги, и было обнаружено, что средний размер наполнителя в 9 раз больше, чем у немодифицированного наполнителя; зольность бумаги увеличилась в 2,2 раза. (зольность 16,32%). Поскольку для наполнения бумаги используется тяжелый карбонат кальция, после модификации образуются хлопья наполнителя (размером около 50-100 мкм), которые в основном распределяются в пустотах, образованных переплетением волокон или покрывающих поверхность волокнистой сетки. Между ними меньше водородных связей, поэтому бумага может сохранять хорошую прочность на растяжение.
3. Неорганические вещества
Поверхностный pH карбоната кальция высок, и он легко разлагается при контакте с кислотой, поэтому его применение ограничено. Кислотостойкие неорганические вещества, такие как конденсированная фосфорная кислота, силикат натрия, квасцы, алюминат натрия, диоксид кремния и диоксид титана, часто используются для модификации частиц карбоната кальция с целью снижения значения рН, повышения кислотостойкости и расширения области его применения.
С помощью золь-гель метода поверхность наполнителя из легкого карбоната кальция покрывают диоксидом кремния для завершения модификации поверхности легкого карбоната кальция. Результаты показали, что более высокие прочностные характеристики бумаги могут быть получены без ущерба для ее структурных свойств и белизны по сравнению с листами ручной работы с использованием немодифицированного легкого карбоната кальция в качестве наполнителя для изготовления бумаги.
Таким образом, поверхностная модификация карбоната кальция может придать карбонату кальция превосходные физические и химические свойства, такие как снижение агломерации, увеличение липофильности и улучшение силы связывания с материалами на полимерной основе. Карбонат кальция, модифицированный и используемый в процессе производства бумаги, очевидно, может повысить степень удерживания карбоната кальция в бумаге без снижения прочности бумаги.