碳酸鈣的活化機理

　　能對碳酸鈣進行表面改性的物質很多,但以往的研究大多集中在用有機酸對碳酸鈣進行表面改性,並製成相應的活性碳酸鈣商品。由於有機酸在碳酸鈣表面上的作用主要是物理吸附過程,在與樹脂的混合過程中,在碳酸鈣與樹脂界面間提供潤滑作用,所以用有機酸改性,可以改變物料的流變性能和加工性能,對制品的物理性能幾乎沒有改進。近年來,經深入研究表明,用偶聯劑對碳酸鈣進行改性時,偶聯劑分子的親無機端和親有機端分別能與碳酸鈣的表面和有機樹脂發生化學反應,同時與有機樹脂產生纏結作用,在交聯劑存在下,也能出現交聯現象。這一作用不僅改變了碳酸鈣的表面極性,也增大了碳酸鈣與有機樹脂的界面粘合力,所以用偶聯劑改性,不僅可以改善碳酸鈣填充制品加工性能,同時也可改善制品的物理機械性能。

對碳酸鈣進行表面改性較為有效的是鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑。但用鈦酸酯偶聯劑處理過的碳酸鈣在某些聚合物中使用時會由於氧化而變色,處理過的碳酸鈣在存放期間或在填充制品的加工過程中,鈦酸酯分子的親有機端易發生水解或醇解,同時鈦酸酯的熱分解溫度也較鋁酸酯偏低,因此選用鋁酸酯偶聯劑處理碳酸鈣較為理想。用鋁酸酯偶聯劑活化碳酸鈣的機理如下:鋁酸酯偶聯劑的分子系屬兩親結構,一端為親無機基團,一端為親有機基團。偶聯劑作用於碳酸鈣表面時,由於碳酸鈣顆粒表面的鈣離子及碳酸根離子與大氣中水分子接觸,併發生水解,產生具有碱性的、疏油的羥基表面。

CaCO3 + H2O = Ca (OH) 2 + CO2 ↑            

碳酸鈣的表面羥基可與鋁酸酯偶聯劑的親無機端發生化學結合,產生表面改性的碳酸鈣粒子。這些表面改性的碳酸鈣粒子與樹脂共混,偶聯劑分子的親有機端可與樹脂的分子發生纏結作用。由於偶聯劑的作用,使碳酸鈣具有活化機能,提高了與有機樹脂的親和力,達到對樹脂的改性及增強效果。