Hebei Messi Biology Co., Ltd. gibt an, dass hydratisiertes basisches Magnesiumcarbonat mit der Summenformel 3MgCO₃·Mg(OH)₂·3H₂O ein weißes Pulver und ein neuartiges, leistungsstarkes anorganisches Feinmaterial ist, das mit der Entwicklung von Nanomaterialien entstanden ist. Aufgrund der veränderten thermischen, optischen, elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften von modifiziertem Magnesiumcarbonat im Vergleich zum Basismaterial findet es breite Anwendung in der Gummi-, Beschichtungs-, Kunststoff-, Papier-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie.
Magnesiumcarbonat besitzt eine große Anzahl von Oberflächenatomen, eine hohe Oberflächenenergie und eine starke Polarität. Seine Oberflächeneigenschaften unterscheiden sich deutlich von denen unpolarer oder schwach polarer organischer Polymere, was zu einer geringen Kompatibilität führt. Daher kann die direkte Verwendung als Füllstoff in Polymeren leicht zu einer Verringerung der Schlagzähigkeit, Dehnung und anderer mechanischer Verarbeitungseigenschaften des Verbundwerkstoffs führen. Aus diesem Grund ist eine Oberflächenmodifizierung notwendig, um seine physikalischen Eigenschaften zu verbessern und seine Kompatibilität mit der organischen Matrix zu erhöhen, wodurch sein Anwendungsbereich erweitert wird.
Es existieren vier Haupttheorien zur Oberflächenmodifizierung von Magnesiumcarbonat: die Theorie der chemischen Bindung, die Benetzungstheorie, die Theorie der deformierbaren Schicht und die Theorie der eingeschränkten Schicht.
(1) Die Theorie der chemischen Bindung besagt, dass Haftvermittler zwei Arten von funktionellen Gruppen enthalten: eine, die chemische Bindungen mit Protonen auf der Füllstoffoberfläche eingeht, und eine andere, die sich mit Polymermolekülen verbindet. Dies führt zu einer starken Grenzflächenhaftung und verbesserten mechanischen Eigenschaften des gefüllten Verbundwerkstoffs.
(2) Die Benetzungstheorie legt nahe, dass eine gute Benetzung des Füllstoffs durch die Polymermatrix die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs maßgeblich beeinflusst. Bei vollständiger Benetzung des Füllstoffs führt die physikalische Adsorption des Harzes an der energiereichen Oberfläche zu einer höheren Haftfestigkeit als die Kohäsionsfestigkeit des organischen Harzes.
(3) Die Theorie der deformierbaren Schicht besagt, dass Haftvermittler, die die Füllstoffoberfläche modifizieren, bevorzugt als Komplexbildner im Adsorptionsharz wirken können. Eine ungleichmäßige Aushärtung im Grenzflächenbereich kann zu einer flexiblen Harzschicht führen, die deutlich dicker ist als die Monoschicht des Haftvermittlers zwischen Polymer und Füllstoff – eine verformbare Schicht. Diese Schicht baut Grenzflächenspannungen ab, verhindert die Ausbreitung von Grenzflächenrissen und verbessert somit die Haftfestigkeit an der Grenzfläche.
(4) Die Theorie der eingeschränkten Schicht legt nahe, dass im Grenzflächenbereich zwischen hochmoduligem Pulver und niedrigmoduligem Harz die Spannung am gleichmäßigsten übertragen werden kann, wenn der Modul zwischen den beiden liegt.