碳酸钙是一种重要的无机化工产品。由于价格低廉,原料广泛且无毒性,广泛地应用于塑料、橡胶、油漆、涂料、油墨、造纸、化妆品、牙膏和食品等行业中。但是由于碳酸钙粉体为亲水性无机化合物,其表面有亲水性较强的羟基,呈现较强的碱性。其亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差,易形成聚集体,造成在高聚物内部分散不均匀,从而易造成两材料间界面产生缺陷,直接应用效果不理想。并且随着填充量的增加,这些缺点更加明显,过量填充甚至使制品无法使用。因此,为了提高碳酸钙的补强作用以及在复合材料中的分散性能和改进碳酸钙填充复合材料的物理性能,有必要采用不同处理方法对碳酸钙粉末进行表面改性,进而拓宽了碳酸钙的应用领域,使其成为一种功能性补强填充改性材料。

利用等离子体对碳酸钙粉体填料进行表面处理是新发展的一种填料改性技术。这种方法主要是采用辉光放电等离子体系统,并用一种或多种气体为等离子体处理气体,通过反应在碳酸钙表面形成一层有机包覆膜,从而改变碳酸钙填料表面的性质,达到改性目的。这种改性的碳酸钙填料粉体能够有效改善填充基体材料的使用性能,具有良好的应用价值。

等离子体表面改性机理

等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态。它是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的,并表现出集体行为的一种中性气体。是除固态、液态、气态外,物质的第4种状态。

等离子体对碳酸钙粉体的表面改性主要是利用等离子体聚合技术。等离子体聚合技术是通过激励活化有机化合物单体,形成气相自由基,当气相自由基吸附在固体表面时,形成表面自由基,表面自由基与气相原始单体或等离子体中产生的衍生单体,在表面发生聚合反应,生成大分子量的聚合物薄膜。

粉体等离子表面改性设备

等离子体改性碳酸钙粉体的特性

润湿性

碳酸钙粉体经等离子体处理后,其表面生成了一层有机包覆层,因此其表面润湿性会发生较为明显的变化。经过等离子体处理后碳酸钙粉体表面由接触角明显增大,表面性质由亲水性向亲油性转变。

浸润热

浸润热在固体表面存在亚稳态活性物质时其值较大,而在固体表面由完整分子排列时其值较小。经等离子体处理后的碳酸钙粉体浸润热普遍增大。这说明等离子体处理可提高碳酸钙粉体表面能量状态。

用等离子体对碳酸钙粉体填料进行表面处理是新发展的一种填料改性技术。碳酸钙粉体进行等离子体表面改性的最终目的是为了得到与基体具有良好相容性,从而可以提高基体材料的使用性能。