助磨剂改性重质碳酸钙的特点和优势
孙柏靑
重质碳酸钙是一种用途广泛的化工原料，作为填充剂和补强剂被广泛应用于造纸、塑料、涂料、橡胶、油墨、食品、化妆品等行业中，不仅能增加产品体积，节约原料，降低成本，而且能提高制品的物理性能、印刷性能和尺寸定型等。
近年来，重质碳酸钙在生产和应用中，粒径超细化和产品功能差异化成为发展趋势和要求，要满足这些要求，并很好地解决由此带来的一系列问题，必须对重质碳酸钙进行改性。
一、重质碳酸钙的改性方法
传统意义上讲，重质碳酸钙的改性方法，要考虑其应用领域、加工方式、共混对象，来选择不同的改性剂和改性方法。但台湾和许多西方国家更注重在重质碳酸钙研磨时，对其进行助磨改性，全面提升粉体的分散性、亲和性等基础品质，使改性重质碳酸钙的填充效果达到最佳。
综合来讲，目前重质碳酸钙的改性方法有以下几种：物理涂覆硬脂酸改性、化学表面改性、机械力化学改性、表面沉积改性和高能表面改性等。
其中化学改性包括偶联剂（硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂）改性、复合偶联改性剂改性、聚合物包覆改性和有机物改性等方法。
从实际生产应用看，上述方法不同程度地改善了粉体分散性性和活化效果，但在稳定性和性价比评估上，下游莫衷一是，都还有改善提高的空间。
助磨剂注重在重质碳酸钙质点活性最强时进行改性，保证了包覆性最佳，使两亲性的状态持久稳定，进而彻底解决二次团聚和细粉吸油量高的问题，从根本上提升粉体的流动性和分散性，极大优化分级效果，在提高粉厂增加值的同时，使下游工厂扩大填充量，改善加工工艺。
二、助磨剂改性的特点和优势
（一）助磨剂改性的特点
助磨剂改性，是在研磨粉体时将配好的助磨剂浆液从设备进料口喷洒在石料上，在磨机中通过循环风、机械力和高温的环境作用，自然形成对颗粒的包裹，打破研磨过程中粉碎和团聚的平衡，同时降低颗粒的极性，达到减少团聚、改善亲油、提高产能和粉体流动性的效果。
1、改性场景前移：从改性机前移到磨机中，突出的特征是对时间点的把握，同时利用了强劲的风力及分级机瞬间高温，提高了助剂包覆的均匀性和质点的活性粘合效果。
2、纯粹物理包覆：尽管包覆过程中，有离子与高分子基质形成界面黏结，但整个改性过程，没有化学反应，纯粹是一种物理包覆，不影响研磨工艺，对设备无腐蚀，反而对整个研磨过程具有明显的润滑效果。
（二）助磨剂改性的优势
1、从源动能上消除粉体的二次团聚
重质碳酸钙要达到补强的效果，要求粒径尽可能小，但是小粒径的重质碳酸钙本身具有极大的比表面积和表面能（即相对于破碎力的反向团聚力），容易引起团聚形成大颗粒，这些大颗粒在高分子基质中，就会成为应力集中点，影响制品的性能甚至无法在下游加工。助磨剂改性不同传统改性方法，是在粉体表面能最强时、也就是循环破碎的同时，进行无数层次的包覆，彻底消除了二次团聚的源动能，同时辅以抗静电和耐温剂，同时消除热聚能和静电引力，有效地保证了稳定耐久的分散性和流动性。
2、从根本上改善粉体表面的亲油性
重质碳酸钙表面具有许多羟基，水易被吸收，使重质碳酸钙颗粒表面亲水疏油，呈极性，很难在呈非极性的有机高分子基质中均匀分散，并且与高分子基质形成的界面黏结性差。将亲水疏油的极性转化为表面亲油性是改性粉体的主要目标，也是解决粉体颗粒与有机高分子相溶的主要手段。助磨剂改性的优势，重点体现在对时间点和包覆机理的把握。
（1）重质碳酸钙是由天然碳酸盐矿物磨碎而成，在粉碎过程中矿物进行反向解离，露出不饱和质点Ca2+和CO32-，而Ca2+和CO32-这些质点的不饱和程度很高，活性很强，可与附着在其表面的水分进行作用，发生水解，形成活性点。助磨剂改性就是利用颗粒研磨时重质碳酸钙表面的质点活性最强时进行改性。实践证明，此时是改变粉体亲水疏油性，降低表面极性的最佳时段，对提高改性重质碳酸钙在基体中的分散性和相容性效果显著；
（2）助磨剂包覆改性与物理涂覆硬脂酸改性在形式上相似，是一种的物理作用过程。助磨剂（以台湾巴斯化工公司SL-48助磨剂为例）的分子结构是两亲性结构，一部分为亲水基团（常见的-OH、-NH2、-NR3+、-COOH、-SO3H等官能团），它们可通过离子键、共价键、氢键及粉碎、摩擦等机械力，紧紧地吸附在固体颗粒表面，防止助磨剂与重质碳酸钙表面脱附；而另一部分为亲油溶剂化链（如聚酯、聚丙烯酸酯等），它的聚合物分子链很长，可以有效地防止重质碳酸钙粒子的再次团聚，适合分散在不同极性基体中。对比硬脂酸涂覆改性，效果就比助磨剂差许多，它的亲油基团是烷基的，结构虽与聚合物相似，但只有17个C原子，在非水性分散体系中不能形成足够大的空间位阻效应，稳定性差，使亲水基团与极性较低或非极性的颗粒易解吸，而导致分散后离子的重新絮凝，形成团聚颗粒。
所以助磨剂（台湾台湾巴斯化工SL-48）改性与重质碳酸钙颗粒
孙柏靑
重质碳酸钙是一种用途广泛的化工原料，作为填充剂和补强剂被广泛应用于造纸、塑料、涂料、橡胶、油墨、食品、化妆品等行业中，不仅能增加产品体积，节约原料，降低成本，而且能提高制品的物理性能、印刷性能和尺寸定型等。
近年来，重质碳酸钙在生产和应用中，粒径超细化和产品功能差异化成为发展趋势和要求，要满足这些要求，并很好地解决由此带来的一系列问题，必须对重质碳酸钙进行改性。
一、重质碳酸钙的改性方法
传统意义上讲，重质碳酸钙的改性方法，要考虑其应用领域、加工方式、共混对象，来选择不同的改性剂和改性方法。但台湾和许多西方国家更注重在重质碳酸钙研磨时，对其进行助磨改性，全面提升粉体的分散性、亲和性等基础品质，使改性重质碳酸钙的填充效果达到最佳。
综合来讲，目前重质碳酸钙的改性方法有以下几种：物理涂覆硬脂酸改性、化学表面改性、机械力化学改性、表面沉积改性和高能表面改性等。
其中化学改性包括偶联剂（硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂）改性、复合偶联改性剂改性、聚合物包覆改性和有机物改性等方法。
从实际生产应用看，上述方法不同程度地改善了粉体分散性性和活化效果，但在稳定性和性价比评估上，下游莫衷一是，都还有改善提高的空间。
助磨剂注重在重质碳酸钙质点活性最强时进行改性，保证了包覆性最佳，使两亲性的状态持久稳定，进而彻底解决二次团聚和细粉吸油量高的问题，从根本上提升粉体的流动性和分散性，极大优化分级效果，在提高粉厂增加值的同时，使下游工厂扩大填充量，改善加工工艺。
二、助磨剂改性的特点和优势
（一）助磨剂改性的特点
助磨剂改性，是在研磨粉体时将配好的助磨剂浆液从设备进料口喷洒在石料上，在磨机中通过循环风、机械力和高温的环境作用，自然形成对颗粒的包裹，打破研磨过程中粉碎和团聚的平衡，同时降低颗粒的极性，达到减少团聚、改善亲油、提高产能和粉体流动性的效果。
1、改性场景前移：从改性机前移到磨机中，突出的特征是对时间点的把握，同时利用了强劲的风力及分级机瞬间高温，提高了助剂包覆的均匀性和质点的活性粘合效果。
2、纯粹物理包覆：尽管包覆过程中，有离子与高分子基质形成界面黏结，但整个改性过程，没有化学反应，纯粹是一种物理包覆，不影响研磨工艺，对设备无腐蚀，反而对整个研磨过程具有明显的润滑效果。
（二）助磨剂改性的优势
1、从源动能上消除粉体的二次团聚
重质碳酸钙要达到补强的效果，要求粒径尽可能小，但是小粒径的重质碳酸钙本身具有极大的比表面积和表面能（即相对于破碎力的反向团聚力），容易引起团聚形成大颗粒，这些大颗粒在高分子基质中，就会成为应力集中点，影响制品的性能甚至无法在下游加工。助磨剂改性不同传统改性方法，是在粉体表面能最强时、也就是循环破碎的同时，进行无数层次的包覆，彻底消除了二次团聚的源动能，同时辅以抗静电和耐温剂，同时消除热聚能和静电引力，有效地保证了稳定耐久的分散性和流动性。
2、从根本上改善粉体表面的亲油性
重质碳酸钙表面具有许多羟基，水易被吸收，使重质碳酸钙颗粒表面亲水疏油，呈极性，很难在呈非极性的有机高分子基质中均匀分散，并且与高分子基质形成的界面黏结性差。将亲水疏油的极性转化为表面亲油性是改性粉体的主要目标，也是解决粉体颗粒与有机高分子相溶的主要手段。助磨剂改性的优势，重点体现在对时间点和包覆机理的把握。
（1）重质碳酸钙是由天然碳酸盐矿物磨碎而成，在粉碎过程中矿物进行反向解离，露出不饱和质点Ca2+和CO32-，而Ca2+和CO32-这些质点的不饱和程度很高，活性很强，可与附着在其表面的水分进行作用，发生水解，形成活性点。助磨剂改性就是利用颗粒研磨时重质碳酸钙表面的质点活性最强时进行改性。实践证明，此时是改变粉体亲水疏油性，降低表面极性的最佳时段，对提高改性重质碳酸钙在基体中的分散性和相容性效果显著；
（2）助磨剂包覆改性与物理涂覆硬脂酸改性在形式上相似，是一种的物理作用过程。助磨剂（以台湾巴斯化工公司SL-48助磨剂为例）的分子结构是两亲性结构，一部分为亲水基团（常见的-OH、-NH2、-NR3+、-COOH、-SO3H等官能团），它们可通过离子键、共价键、氢键及粉碎、摩擦等机械力，紧紧地吸附在固体颗粒表面，防止助磨剂与重质碳酸钙表面脱附；而另一部分为亲油溶剂化链（如聚酯、聚丙烯酸酯等），它的聚合物分子链很长，可以有效地防止重质碳酸钙粒子的再次团聚，适合分散在不同极性基体中。对比硬脂酸涂覆改性，效果就比助磨剂差许多，它的亲油基团是烷基的，结构虽与聚合物相似，但只有17个C原子，在非水性分散体系中不能形成足够大的空间位阻效应，稳定性差，使亲水基团与极性较低或非极性的颗粒易解吸，而导致分散后离子的重新絮凝，形成团聚颗粒。
所以助磨剂（台湾台湾巴斯化工SL-48）改性与重质碳酸钙颗粒
