Sobre a máquina de extrusão

Seis pontos de interesse! Os filamentos de carbonato de cálcio têm um potencial promissor.
Sobremáquina de extrusão:
O carbonato de cálcio é familiar, mas o que são os "bigodes" de carbonato de cálcio?

Os bigodes são fibras curtas, naturais ou sintéticas, com estrutura monocristalina, diâmetro muito pequeno (da ordem de grandeza de um micron), alta relação de aspecto e geralmente consideradas materiais cristalinos unidimensionais.

Centenas de fibras foram desenvolvidas, incluindo muitas fibras metálicas, como níquel e ferro, fibras de óxido, como MgO e ZnO, fibras cerâmicas, como SiC, fibras de boro, como TiB2 e ZrB2, e muitas outras fibras inorgânicas e orgânicas.

O carbonato de cálcio em forma de fibra é um material monocristalino sintético, cuja fórmula química é CaCO3, com massa molecular relativa de 100.09, sendo 56.03% de CaO e 43.97% de CO2, respectivamente. Seu ponto de fusão é de 759 ℃ e sua densidade é de 2.86 g/cm³. Macroscopicamente, o carbonato de cálcio em forma de fibra geralmente se apresenta como um pó branco solto. Ao microscópio eletrônico de varredura, observa-se a presença de cristais aciculares ou fibrosos, com comprimento de 20 a 60 μm, diâmetro menor de 0.5 a 1.0 μm e relação comprimento/diâmetro de 20 a 30, pertencendo à fase aragonita.

As propriedades dos whiskers de carbonato de cálcio são superiores às de outros materiais em termos de brancura, resistência ao calor e resistência ao desgaste, apresentando, portanto, boas perspectivas de aplicação em diversos campos.

Aplicação em plásticos

Os whiskers de carbonato de cálcio possuem uma alta relação de aspecto e um pequeno tamanho de cristal, praticamente sem deslocamentos internos, contornos de grão e outros defeitos presentes em cristais comuns. Suas propriedades mecânicas são próximas às de um cristal intacto, o que torna seu efeito de reforço plástico bastante evidente, podendo melhorar efetivamente a resistência, o módulo de elasticidade e outras propriedades mecânicas.

Experimentos demonstraram que, para o polietileno, as propriedades mecânicas das fibras de carbonato de cálcio são superiores às das fibras de talco, fibra de vidro e carbonato de cálcio leve comum. As fibras de carbonato de cálcio proporcionam um aumento significativo na resistência ao impacto do polietileno e têm menor impacto na lisura da superfície do produto em comparação com a fibra de vidro.

Quando as fibras de carbonato de cálcio substituem as fibras de vidro no material de nylon, o produto resultante apresenta um melhor acabamento superficial e o compósito pode ser utilizado na fabricação de produtos plásticos de precisão.

Além disso, diferentemente de outros materiais, os filamentos de carbonato de cálcio são encontrados em abundância na natureza e também são muito bem distribuídos. O carbonato de cálcio pode reagir quimicamente com ácidos fortes, produzindo dióxido de carbono e sais inorgânicos. Se o corpo inalar pequenas quantidades de carbonato de cálcio, ele se decomporá por meio de reações naturais, sem causar danos. Portanto, o uso de filamentos de carbonato de cálcio como material de reforço para plásticos biodegradáveis ​​não causa poluição secundária ao meio ambiente e pode reduzir efetivamente a poluição ambiental, protegendo o meio ambiente.

Aplicações em borracha

Fibras de carbonato de cálcio podem ser adicionadas à borracha natural como carga, mas devido à baixa afinidade entre a carga e a borracha natural, ocorre um efeito de vacância superficial. Portanto, as fibras de carbonato de cálcio precisam ser aprimoradas. Chen Tao et al. utilizaram Si-69, estearato de sódio e um agente de acoplamento de titanato para melhorar as fibras de carbonato de cálcio. Os experimentos mostraram que as fibras de carbonato de cálcio tratadas apresentaram maior energia superficial e interação interfacial aprimorada com a borracha natural, o que pode desempenhar um papel significativo no reforço da borracha natural.

Aplicações em materiais de fricção

Os filamentos de carbonato de cálcio possuem boa resistência à temperatura e podem ser utilizados em materiais de fricção para melhorar significativamente a resistência ao desgaste.

Li Litao utilizou fibras de carbonato de cálcio em pastilhas de freio automotivas e investigou as propriedades de aumento e redução do atrito dessas fibras, comparando-as com as de amianto, carbonato de cálcio pesado e fibras de carbonato de cálcio. Os resultados experimentais mostram que o coeficiente de atrito, a taxa de desgaste e as propriedades mecânicas das pastilhas de freio automotivas são otimizados com a adição de 15% de fibras de carbonato de cálcio; além disso, seu desempenho geral é superior ao das outras duas opções.

Aplicações em revestimentos

Na indústria de revestimentos, os whiskers de carbonato de cálcio são amplamente utilizados em revestimentos aquosos. Nesses revestimentos, os whiskers de carbonato de cálcio atuam como uma estrutura de suporte devido à sua boa morfologia e dispersão, permitindo o pleno aproveitamento de suas excelentes propriedades mecânicas. Revestimentos com whiskers de carbonato de cálcio apresentam brilho aprimorado, melhor dispersão e menor tendência à sedimentação. Quando utilizados em revestimentos, os whiskers de carbonato de cálcio aumentam significativamente a viscosidade, a tixotropia, a resistência de adesão e a estabilidade de armazenamento. Além disso, devido às suas propriedades, os whiskers de carbonato de cálcio podem ser distribuídos uniformemente em soluções de sílica e emulsões, reduzindo a descontinuidade do revestimento, o que é bastante eficaz.

Aplicações na produção de papel

Na indústria papeleira, o uso de carbonato de cálcio granular como material de enchimento já melhorou significativamente o desempenho e a velocidade de impressão do papel. Já o uso de fibras de carbonato de cálcio como material de enchimento proporciona uma imprimibilidade ainda melhor e pode ser utilizado como aditivo para produzir papel com alto grau de brancura e melhor planicidade. Devido à sua morfologia e propriedades específicas, o papel fabricado com fibras de carbonato de cálcio apresenta melhor imprimibilidade, maior resistência e melhor retenção do que o papel fabricado com calcita. Portanto, devido a essa vantagem, as fibras de carbonato de cálcio têm um futuro muito promissor na indústria papeleira, especialmente para a produção de papéis com diferentes aplicações e necessidades.

Aplicações em materiais médicos

Além das aplicações industriais, os filamentos de carbonato de cálcio também são comumente usados ​​em materiais médicos. O cálcio é um elemento essencial para o corpo humano, geralmente na forma de fosfato de cálcio, principal componente dos ossos. Compósitos ósseos artificiais podem ser preparados com a adição de filamentos de carbonato de cálcio, melhorando as propriedades mecânicas do material. Esses compósitos foram preparados por Xu Duyang et al. utilizando um método de solução mista. Os resultados experimentais mostram que o material ósseo artificial não causa danos às células humanas e possui grande valor médico. Além disso, os filamentos de carbonato de cálcio são considerados um estimulante biomédico ecológico e não tóxico. Eles também são utilizados na área médica como material ativo para a produção de meios de cultura. Pode-se afirmar que os filamentos de carbonato de cálcio também podem fazer a diferença no campo da medicina.