Активированный карбонат кальция, также известный как коллоидный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция или поверхностно-обработанный карбонат кальция, продаётся в Японии под торговой маркой «Hakuyanhua». Основной принцип его производства заключается в модификации поверхности обычного карбоната кальция, например, тяжёлого карбоната кальция (тяжёлого карбоната кальция) или лёгкого карбоната кальция (лёгкого карбоната кальция), с помощью модификатора поверхности для создания функционального порошка со специальными свойствами.
Раньше для производства активированного карбоната кальция в качестве основного материала использовался лёгкий карбонат кальция. Однако производство лёгкого карбоната кальция связано со сложными производственными процессами, высокими затратами и загрязнением окружающей среды. В целях решения проблем, связанных со стоимостью и охраной окружающей среды, тяжёлый карбонат кальция в настоящее время широко используется в промышленности в качестве основного базового материала для производства активированного карбоната кальция, заменяя лёгкий карбонат кальция.
Основное различие между активированным карбонатом кальция и неактивированным карбонатом кальция (обычным карбонатом кальция)
Фундаментальное различие между ними заключается в том, были ли их поверхности органически модифицированы. Это различие можно определить по следующим шести ключевым параметрам:
1. Гидрофобность
Это наиболее существенное различие между ними: активированный карбонат кальция покрыт органическим поверхностно-активным веществом, образующим высокогидрофобный слой; инактивированный карбонат кальция (обычный карбонат кальция) не имеет поверхностной модификации и является гидрофильным.
2. Текучесть
Активированный карбонат кальция покрыт молекулами органического поверхностно-активного вещества с более низким поверхностным натяжением. Удельная поверхностная энергия порошка значительно ниже, чем у инактивированного кальция, что значительно снижает вязкое сопротивление между частицами и обеспечивает плавный, жидкий поток.
3. Различия в дисперсности
Текучесть напрямую определяет дисперсность: активный карбонат кальция демонстрирует отличную совместимость с базовыми материалами (такими как пластики и покрытия), что обеспечивает прочное проникновение частиц и высокую однородность дисперсии.
4. Различия в размере частиц
Органические поверхностно-активные вещества снижают поверхностную энергию частиц карбоната кальция, ослабляя силы сцепления между ними. Следовательно, размер частиц активного кальция значительно меньше, чем у неактивного.
5. Разница в маслопоглощении
Частицы активированного кальция мельче, что обеспечивает меньшую межчастичную пустотность. Поверхность модифицированных частиц более гладкая и плоская, что обеспечивает более низкую маслопоглощаемость (количество масла, поглощенное на единицу массы порошка) по сравнению с неактивированным кальцием. Эта разница в маслопоглощении напрямую влияет на его эксплуатационные характеристики в таких областях применения, как покрытия и резина (например, пленкообразующие свойства покрытий и текучесть резины).
6. Разница в содержании карбоната кальция
Для приготовления активированного кальция требуется добавление от 1,0% до 5,0% органического поверхностно-активного вещества. Следовательно, содержание чистого карбоната кальция в нем на 1–5% ниже, чем в неактивированном кальции. Кроме того, для более мелких частиц активированного кальция (например, активированного карбоната кальция наноразмера) требуется большее количество поверхностно-активного вещества, что приводит к снижению содержания карбоната кальция.
Экспериментальные данные подтверждают четкие различия в действии различных модификаторов: связующие агенты (в частности, титанатные связующие агенты) демонстрируют превосходную эффективность модификации по сравнению со стеариновой кислотой и ее солями. В частности, продемонстрировано следующее:
Модификация стеариновой кислотой улучшает только гидрофобность и основную диспергируемость карбоната кальция, но обладает ограниченными армирующими свойствами.
Связующие агенты (титанаты и алюминаты) обеспечивают высокую совместимость карбоната кальция с органическими связующими за счет образования химических связей, улучшая диспергируемость и значительно улучшая механические свойства композитных материалов. Эти агенты особенно подходят для применений, требующих высоких эксплуатационных характеристик, в пластмассах, резине и высококачественных покрытиях.