کابرد کربنات کلسیم در کامپوزیت‌ها

تولید ذرات کامپوزیت کربنات کلسیم (2)CaCO(3)/TiO با ساختار هسته-پوسته است. در این ساختار، کربنات کلسیم به عنوان هسته و تیتانیوم دی‌اکسید به عنوان پوسته استفاده می‌شود. استفاده و خرید کربنات کلسیم به دلیل فراوانی و قیمت ارزان آن، می‌تواند جایگزینی مناسب برای تیتانیوم دی‌اکسید باشد که گرانتر است.

همچنین، پوشش دهی تیتانیوم دی‌اکسید به ذرات کربنات کلسیم، محدوده کاربرد آن را افزایش می‌دهد. کامپوزیت‌ کربنات کلسیم هسته-پوسته، خواص فیزیکی و شیمیایی بالاتری دارند و محدوده گسترده‌تری از کاربرد را نسبت به اجزای تشکیل دهنده خود نشان می‌دهند.

ساختار هسته-پوسته کامپوزیت‌ کربنات کلسیم می‌تواند باعث کاهش استفاده از ذرات گرانتر تیتانیوم دی‌اکسید و افزایش استفاده از کربنات کلسیم ارزانتر و فراوان در صنایع مختلف مانند صنایع بتن، لاستیک، پلیمر و کاغذ شود.

کامپوزیت چیست؟

ایده ساخت کامپوزیت‌ها توسط بشر کشف نشده است، بلکه این مواد در طبیعت وجود دارند. به عنوان مثال، چوب که از ترکیبی از الیاف سلولزی به نام لیگنین تشکیل شده است، یک کامپوزیت است. صدف‌های جانوران بی‌مهره مانند حلزون و صدف خوراکی یا حتی کامپوزیت کربنات کلسیم  نیز مثالی دیگر از کامپوزیت‌ها هستند.

ممکن است ماده کامپوزیتی این مواد شامل آلیاژهای فلزی، پلیمرها، پلاستیک‌ها، مواد معدنی و چوب باشند. اما مواد کامپوزیتی مسلح شده با الیاف از مواد فوق تفاوت دارند. اجزای سازنده‌ی این مواد از نظر مولکولی با یکدیگر متفاوت هستند و به صورت مکانیکی قابل جدا شدن هستند. عملکرد اجزای مسلح شده با هم هماهنگ است، اما در عین حال شکل اصلی خود را حفظ می‌کنند. خواص نهایی ماده کامپوزیتی به طور قابل توجهی بهتر از خواص مواد تشکیل دهنده‌ی آن است.

برخی از پوسته‌های صدف‌ها که توسط انسان ساخته شده‌اند، سختی و محکمی بیشتری دارند. به عنوان مثال، الیافی که از شبکه تار عنکبوت استخراج می‌شوند، از الیاف مصنوعی ساخته شده، مقاومت بیشتری دارند. همچنین در برخی از کشورها، از مخلوط سبوس یا کاه با خاک رس برای ساختمان‌سازی استفاده می‌شود. این مخلوطها نمونه‌هایی از “کامپوزیت با ذرات ریز” و “کامپوزیت الیاف کوتاه” هستند. اضافه کردن مواد مسلح کننده به ماده کامپوزیتی، بهبود عملکرد آن را فراهم می‌کند.

مفهوم اصلی کامپوزیت به معنای داشتن یک ماده زمینه مناسب است که عموماً توسط الیاف مسلح کننده تشکیل می‌شود. ماده مسلح کننده می‌تواند شامل الیاف، ویسکوزها و غیره باشد و ماده زمینه می‌تواند از فلزات، سرامیک‌ها یا پلاستیک‌ها ساخته شود.

ماده مسلح کننده می‌تواند از پلیمرها، پلاستیک‌ها و فلزات تشکیل شود. الیاف می‌توانند به صورت پیوسته، زنجیره‌های بلند یا کوتاه باشند. کامپوزیت‌هایی که با زمینه پلیمری ساخته می‌شوند رایج‌تر هستند مثل کامپوزیت کربنات کلسیم. و در صنایع مختلف گسترش یافته‌اند. در این کتاب، کامپوزیت‌هایی که زمینه آنها از رزین‌های ترموست یا رزین‌های ترموپلاستیک ساخته شده، مورد بررسی قرار می‌گیرند.

کربنات کلسیم استفاده شده در کامپوزیت ها چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟

کربنات کلسیم به عنوان پرکننده در کامپوزیتهای پلیمری در صنعت استفاده می شود. این ماده باید دارای خصوصیات خاصی باشد که در ادامه به آنها اشاره خواهم کرد:

1. **قیمت مناسب**: یکی از ویژگی‌های اصلی کامپوزیت‌  کربنات کلسیم  به عنوان پرکننده، قیمت ارزان آن است. این ماده به راحتی در دسترس بوده و به صرفه تولید می‌شود.

2. **دسترسی آسان**:  کامپوزیت کربنات کلسیم به وفور در طبیعت یافت می‌شود. از آنجا که درصد بالایی از مواد معدنی مانند سنگ آهک، گچ تخته سیاه و سنگ مرمر از کربنات کلسیم تشکیل شده‌اند، تامین این ماده با هزینه کمی امکان‌پذیر است.

3. **تطبیق با ماده اصلی**: کربنات کلسیم باید خصوصیات تطبیقی با ماده پلیمری اصلی داشته باشد. این به معنای داشتن سازگاری مکانیکی و شیمیایی با ماده اصلی است.

پودر کربنات کلسیم (CaCO3)، به عنوان ماده پرکننده رایج‌ترین پرکننده در صنعت پلاستیک است. این پرکننده نه تنها با چندین نوع پلاستیک حرارتی مانند PVC (به عنوان مثال، در لوله های PVC و کاشی های کف)، بلکه همچنین با ترموست ها مانند پلی استرها (در ترکیبات قالب گیری ورق) استفاده می‌شود.

کامپوزیت کربنات کلسیم  به دلیل وجود فرم‌های مختلف، از جمله خشک، خالص و رسوبی، به عنوان پرکننده در کامپوزیت های پلیمری و غیرساینده استفاده می‌شود. رنگ طبیعی آن سفید است، اما به راحتی قابل رنگ‌آمیزی می‌باشد. از نظر شیمیایی، تا دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد پایدار است و در دماهای بالاتر به اکسید کلسیم و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شود. همچنین، می‌توان آن را به صورت پودر کربنات کلسیم معمولی یا پوشش داده شده یافت.

یکی از روش‌های رایج پوشش دادن سطحی کربنات کلسیم، استفاده از اسید استئاریک و استئارات کلسیم است.

کاربرد کربنات کلسیم به عنوان پرکننده در کامپوزیت‌های لاستیک

صنایع رنگ، پلاستیک و لاستیک در تلاشند تا با استفاده از کامپوزیت کربنات کلسیم  به عنوان پرکننده ها، هزینه های تولید را کاهش دهند. در این مطالعه، ما به بررسی اثر CaCO3 در کامپوزیت های لاستیکی می پردازیم و تمرکز خاصی بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی آنها قرار می دهیم.

مطالعه حاضر برای بررسی اثر پودر کربنات کلسیم (CaCO3) در کامپوزیت های لاستیکی انجام شده است. در این مطالعه، ما از لاستیک طبیعی (NR) استفاده کرده و به ترتیب با اضافه کردن 25، 50، 75 و 100 درصد لاستیک (phr) به آن، مخلوط های لاستیکی با مقادیر مختلف CaCO3 تهیه کرده ایم.

تأثیر اضافه کردن CaCO3 بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های لاستیکی مورد بررسی قرار گرفت. اثرهایی مانند ویسکوزیته مونی، محدودیت لاستیک، اثر مولینز و اثر پین مورد ارزیابی قرار گرفتند.

نتایج نشان می دهد که اضافه کردن CaCO3 به کامپوزیت لاستیکی باعث افزایش محدودیت لاستیک و در نتیجه افزایش مقاومت کششی آن می شود. همچنین، اثر پین نشان می دهد که کامپوزیت لاستیکی با 25 درصد phr CaCO3 دارای کمترین ارزش مدولهای ذخیره سازی (ΔG ’) است، در حالی که با افزایش فشار، کامپوزیت لاستیکی با 100 درصد phr CaCO3 مقدار قابل توجهی از ΔG ’ را نشان می دهد.

از این مطالعه می توان نتیجه گرفت که استفاده از CaCO3 به عنوان پرکننده در کامپوزیت های لاستیکی می تواند بهبود ویژگی های مکانیکی آنها را به ارمغان بیاورد. با این حال، برای دستیابی به خواص مطلوب، نیاز به تنظیم میزان و نوع پرکننده وجود دارد.

 کاربرد کربنات کاسیم در کامپوزیت پلیمری

کامپوزیت پلی آنیلین/کربنات کلسیم با استفاده از دو روش پلیمریزاسیون همزمان و روش محلولی سنتز شده است. این  کامپوزیت کربنات کلسیم  ها از مخلوطی از یک ماتریکس پلیمری و ذرات کربنات کلسیم تشکیل شده است. تهیه شده کامپوزیت با استفاده از تکنیکهای FT-IR، هدایت سنجی و آزمون چسبندگی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

برای ارزیابی حفاظت از خوردگی پوششی این کامپوزیت، ضخامت پوشش ۱۵ میکرومتر بر روی نمونه های آهنی در محیط های خوردنده مختلف مانند HCl 0.1M ،H2SO4 0.1M و % ۳٫۵ NaCl، مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی، کامپوزیت پوشش داده شده با پلی آنیلین با فلز بدون پوشش و پوشش داده شده با پلی آنیلین خالص مقایسه شد.

با استفاده از اندازه گیریهای ولتامتری چرخه ای و منحنی های تافل، نشان داده شد که جریان خوردگی در نمونه های پوشش داده شده با کامپوزیت نسبت به نمونه های پوشش داده شده با پلی آنیلین کاهش یافته است (تا ۹۶/۷۵٪) و پتانسیل خوردگی آن به سمت مقادیر مثبت جابجا می شود.

به این ترتیب، این مقاله نشان می دهد که کامپوزیت پلی آنیلین/کربنات کلسیم می تواند به عنوان یک پوشش موثر در حفاظت از خوردگی در محیط های خوردنده استفاده شود.

مستربچ کربنات کلسیم کامپوزیت پرکاربرد

فرمول مستربچ کربنات کلسیم (CaCO3)، یکی از فیلرهای پرکاربرد در صنعت پلیمرها است. این فیلر به خاطر ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در پلیمرهای PP و PE که پرمصرفترین پلاستیک‌ها در جهان هستند، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. PP و PE به دلیل هزینه پایین، خواص مکانیکی برتر، مقاومت شیمیایی و رطوبتی عالی، در صنایع مختلفی مانند لوله، کابل، الیاف، بسته بندی، خودرو، ورق و غیره استفاده می‌شوند.

استفاده از فیلرهای معدنی مثل کامپوزیت کربنات کلسیم، علاوه بر کاهش هزینه تولید، می‌تواند باعث بهبود پایداری ابعادی و افزایش مقاومت در برابر تغییرشکل نیز شود. برای دستیابی به عملکرد موثر این فیلر در ماتریس پلیمری، برقراری برهمکنش موثر بین کربنات کلسیم و ماتریس پلیمری و پراکنش یکنواخت آن‌ها درون پلیمر بسیار حائز اهمیت است.

با توجه به ماهیت قطبی کربنات کلسیم و ماهیت غیرقطبی PP و PE و عدم سازگاری کافی بین این دو، استفاده از یک عامل سازگارکننده ضروری است. یکی از مهم‌ترین سازگارکننده‌های استفاده شده برای بهبود برهمکنش بین کربنات کلسیم و ماتریس پلیمری، پلی‌پروپین یا پلی‌اتیلن گرافت شده با مالئیک انیدرید (PP/PE-g-MA) است. این سازگارکننده با داشتن بخش‌های قطبی و غیرقطبی، می‌تواند شبکه‌ای قوی از پلیمر-فیلر ایجاد کند.

کربنات کلسیم نانوکامپوزیت‌ها

کربنات کلسیم ماده‌ای است که برای سال‌ها در صنعت پلاستیک استفاده شده است. هدف اصلی از افزودن ذرات کربنات کلسیم زمینی یا طبیعی (GCC) به عنوان پرکننده در پلاستیک‌ها، کاهش هزینه مواد بوده است. با توسعه ذرات کربنات کلسیم رسوبی (PCC) که اندازه آنها کوچکتر از ذرات GCC است، کاربردهای صنعتی بیشتری برای این نوع نانوکامپوزیت‌ها به وجود آمده است. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که نانوذرات PCC می‌توانند به عنوان پرکننده در پلاستیک‌ها استفاده شده و علاوه بر کاهش هزینه مواد، خواص مکانیکی پلیمرها را نیز بهبود بخشند.

کربنات کلسیم بهترین ماده برای ترکیب با مواد پلاستیکی و صنایع پلیمری است. ارزان بودن و در دسترس بودن این ماده، از جمله خاصیت مفید آن است. همچنین، خاصیت رنگ‌پذیری کامپوزیت کربنات کلسیم نیز یکی از ویژگی‌های برجسته این ماده است. از دیگر خصوصیات مثبت کربنات کلسیم می‌توان به سالم و بی‌خطر بودن آن اشاره کرد، به طوری که در برخی موارد، به عنوان داروی خوراکی نیز استفاده می‌شود.

شرکت خرید کربنات کلسیم برای کامپوزیت

شرکت کاکاسپین در شهرستان قزوین استان قزوین واقع شده است و از معادن غنی کربنات کلسیم با درجه خلوص و کیفیت بالا بهره می‌برد. با استفاده از ماشین‌آلات مدرن، این شرکت قادر است انواع پودر میکرونیزه کربنات کلسیم و کربنات کلسیم کوتد با نهایت کیفیت و با کمترین قیمت ممکن را برای مشتریان خود تولید کند. هدف اصلی شرکت کاکاسپین، فراهم آوردن محصولاتی با نهایت کیفیت و کمترین قیمت ممکن برای مشتریان است.