Dafür gibt es nur einen Grund: Ausländische Unternehmen betreiben in China Fabriken, in denen sie Pulver aus chinesischem Erz mahlen und es für Tausende von Yuan pro Tonne an chinesische Verbraucher verkaufen, und zwar ausschließlich in bar. In dieser Hinsicht können sie die Nummer eins in der Welt sein. Währenddessen verkaufen chinesische Unternehmen das Pulver für ein paar hundert Yuan pro Tonne und kämpfen mit Zähnen und Klauen um einen Gewinn von nur 10 Yuan.
Die wichtigsten Technologien sind die Kontrolle der Partikelgröße und die Oberflächenmodifikation. Daher möchte SEED einen bescheidenen Beitrag zur chinesischen Pulverherstellungsindustrie leisten.
Kopplungsmittel: Der “Überbrückungseffekt”-Mechanismus
Der zentrale Wirkmechanismus des SEED-Kupplungsmittels ist der “Brückeneffekt” - ein Ende des Kupplungsmittelmoleküls bindet an die Hydroxylgruppen (-OH) auf der Oberfläche des Kalziumkarbonatpulvers, während das andere Ende mit organischen Polymermatrizen (z. B. Kunststoffen, Gummi, Beschichtungen) kompatibel ist. Damit wird das Problem der Grenzflächenkompatibilität angegangen, das durch die Hydrophilie des Kalziumkarbonatpulvers und die Hydrophobie der organischen Matrizen verursacht wird, und kann in zwei spezifische Schritte unterteilt werden:
Chemische Bindung an der Grenzfläche
Die hydrophilen Gruppen (z. B. -Si-OR in Silanen, -Ti-OR in Titanaten) des Haftvermittlers (üblicherweise werden Silan- und Titanattypen verwendet) gehen Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen mit dem adsorbierten Wasser oder den Hydroxylgruppen auf der Oberfläche des Kalziumkarbonatpulvers ein und bilden stabile chemische Bindungen (z. B. Si-O-Ca-Bindungen), die den Haftvermittler fest an der Pulveroberfläche verankern.
Verbesserung der Matrix-Kompatibilität
Die hydrophoben Gruppen (z. B. Alkylgruppen, Arylgruppen, ungesättigte Doppelbindungen) des Haftvermittlers dringen in die organische Matrix ein und verbinden sich mit den Matrixmolekülen durch physikalische Verschränkung oder chemische Reaktionen, wodurch Grenzflächenlücken zwischen Kalziumkarbonatpulver und der Matrix beseitigt werden.
Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit) des Verbundmaterials verbessert, die Viskosität des Systems verringert, die Fließfähigkeit bei der Verarbeitung verbessert sowie die Dispersion des Kalziumkarbonatpulvers in der Matrix optimiert und die Agglomeration verringert.
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Mahl- und Dispergiermittel: Synergistische Wirkung
Der Hauptwirkungsmechanismus des SEED-Mahl- und Dispergiermittels ist der synergetische Effekt von Adsorption, Schmierung und sterischer Hinderung. Durch die Verringerung der Kräfte zwischen Pulverteilchen und zwischen Pulverteilchen und Ausrüstung, erreicht es die doppelte Wirkung von Mahlhilfe und Dispersion, die in drei spezifische Schritte unterteilt werden kann:
Adsorption zur Verringerung der Oberflächenenergie
Dispergiermittelmoleküle (üblicherweise werden niedermolekulare organische Säuren, Polyphosphate und hochmolekulare Polymere verwendet) adsorbieren über polare Gruppen (Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen, Phosphatgruppen) an der Oberfläche von Kalziumkarbonat-Pulverteilchen und ersetzen die an der Teilchenoberfläche adsorbierte Luft und das Wasser, wodurch die Oberflächenenergie der Teilchen und ihre Neigung zur Agglomeration verringert werden.
Schmierung zur Reibungsreduzierung
Die unpolaren langkettigen Gruppen des Dispergiermittels breiten sich nach außen aus und bilden einen Schmierfilm auf der Partikeloberfläche, der die Reibung und Adhäsion zwischen den Kalziumkarbonatpulverpartikeln sowie zwischen den Partikeln und der Mühleninnenwand/den Mahlkörpern während des Mahlvorgangs verringert. Dadurch lassen sich die Partikel leichter feiner mahlen und der Energieverbrauch für das Mahlen sinkt.
Sterisches Hindernis zur Verhinderung von Agglomeration
Die Molekülketten des Dispergiermittels, die an der Oberfläche der gemahlenen feinen Kalziumkarbonat-Pulverteilchen adsorbiert sind, stoßen sich gegenseitig ab und bilden eine sterische Barriere, die verhindert, dass die feinen Teilchen aufgrund von Van-der-Waals-Kräften erneut agglomerieren. Dadurch wird die Dispersionsstabilität des Pulvers aufrechterhalten und letztlich ein Kalziumkarbonatprodukt mit feinerer Partikelgröße und gleichmäßigerer Partikelgrößenverteilung erzielt.
