چگونه می توان از کربنات کلسیم بدون افزودن پرکننده استفاده کرد؟

سطوح فوق آبگریز به دلیل خواص منحصر به فرد خود کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف مانند ضد آب، ضد مه، خود تمیز شوندگی، مقاومت در برابر خوردگی، ضد یخ زدگی و کاهش مقاومت جریان دارند. با این وجود، تولید انبوه پوشش‌های کم‌هزینه، سمیت کم، کاربرد آسان و بادوام پوشش‌های ابرآب گریز همچنان یک چالش است.

در طبیعت، تعداد زیادی از مواد کربنات کلسیم با خواص مکانیکی برتر و اجزای ساده وجود دارد که مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. بر اساس تحقیقات عمیق در مورد مکانیسم های هسته زایی و رشد کربنات کلسیم، تنظیم بیومرینالیزاسیون به دست آمده است که کاربردهای گسترده ای در زمینه هایی مانند ضد رسوب، ضد رسوب، خود تمیز شوندگی و جداسازی روغن از آب دارد.

مطالعات متعدد نشان داده اند که انرژی سطحی کم و ساختار ناهموار عوامل اصلی مؤثر بر آبگریز بودن هستند و اینها همیشه موضوعات اصلی تحقیقاتی در فناوری اصلاح کربنات کلسیم بوده اند. به عبارت ساده، جهت اصلاح کربنات کلسیم کاهش انرژی سطحی و حفظ قابلیت پخش شدن است، در حالی که زاویه تماس را برای اطمینان از آب گریزی افزایش می دهد.

کدام نوع کربنات کلسیم برای پوشش های کاربردی مناسب تر است؟ چگونه می توانم آن را اصلاح کنم؟ نتیجه واقعی چیست؟

گو وایل و همکاران دو شکل کریستالی مختلف از پودر کربنات کلسیم را سنتز کردند که سپس با پلی دی متیل سیلوکسان با انرژی سطح پایین (PDMS) مخلوط شدند تا یک ابر آبگریز را بپوشانند. پوشش. آنها برای توانایی خود تمیز شوندگی و مقاومت در برابر ضربه مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که وقتی دوز سورفکتانت‌های استئارات سدیم (NaSt) و اولئات سدیم (NaOL) 5% باشد، اثر اصلاحی و آبگریزی کربنات کلسیم بهترین است. زاویه تماس کربنات کلسیم نوع آراگونیت اصلاح شده توسط استئارات سدیم 5% 127.5 درجه و زاویه تماس کربنات کلسیم نوع کلسیت اصلاح شده توسط اولئات سدیم 5% 115.4 درجه است. تحقیقات بیشتر در مورد تأثیر مقادیر مختلف کربنات کلسیم کریستالی بر آبگریزی پوشش‌ها با زاویه تماس 151.4 درجه و 153.2 درجه برای پوشش‌های کربنات کلسیم نوع کلسیت و آراگونیت انجام شد. در نهایت، ویژگی های خود تمیز شوندگی و مقاومت در برابر ضربه پوشش های فوق آبگریز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از آزمایش ضربه قطره آب 500 میلی لیتر، زاویه تماس دو پوشش کریستالی کربنات کلسیم فوق آبگریز بالای 140 درجه باقی ماند و آبگریزی عالی را حفظ کرد.

چنگ یوان و تیمش از سبیل های کربنات کلسیم (CCWs) و نانو کربنات کلسیم (CCNPs) به عنوان پرکننده برای تهیه پوشش های فوق آبگریز از طریق اصلاح سطح پودر، بهینه سازی نسبت پوشش، ارجاع به پوشش رویی پرایمر و روش های پرداخت در تکنولوژی ساخت پوشش استفاده کردند. . تحقیقات نشان داده است که هنگام قرار گرفتن در معرض 15 سیکل اصطکاک، زاویه تماس پوشش می تواند به 153.88 درجه برسد و زاویه نورد می تواند به 9.20 درجه برسد. این پوشش دارای قابلیت خود تمیز شوندگی عالی است و به راحتی قابل تعمیر است.

پوشش های عملکردی کربنات کلسیم روی چه بسترهایی می توانند اعمال شوند؟

فیبر

فناوری پوشش مرطوب با استفاده از الیاف پلی آمید ضایعاتی روش اصلی برای تهیه منسوجات پوشش داده شده مانند نوارهای بافته شده با علامت تجاری است و همچنین روشی مهم برای بازیافت فیزیکی الیاف پلی آمید است. هزینه تولید پایین و عملکرد عالی محصول دارد. کربنات کلسیم یک پودر معدنی ارزان، غیر سمی و بی ضرر است که معمولاً به عنوان پرکننده در فناوری پوشش مرطوب الیاف پلی آمیدی زائد استفاده می شود که می تواند ضخامت، سفیدی و استحکام پوشش سطح نوارهای بافته شده علامت تجاری را افزایش دهد.

لی پنگفی و همکاران از روش سنتز اسید اولئیک در محل برای تهیه پرکننده پوشش کربنات کلسیم برای پوشش مرطوب پلی آمید استفاده کرد. زاویه تماس فیلم پوشش 8.29 درجه کاهش یافت، طول جوهر پارچه پوشش داده شده 10.42 میلی متر کاهش یافت و مقدار pH پارچه پوشش داده شده به 7.27 کاهش یافت. جذب جوهر بهبود یافته بود و مقدار pH مطابق با استانداردهای ایمنی پارچه بود.

جیانگ جیکانگ و همکاران از یک اصلاح کننده مصنوعی DOPO برای پیوند کربنات کلسیم اصلاح شده استفاده کرد و به پراکندگی یکنواخت در پوشش های پلی آمیدی با ساختارهای منفذی پوشش شفاف و کرکی دست یافت. PH پارچه روکش شده در محیط مرطوب 7.02 است که نیازهای محیطی را برآورده می کند. زمان جذب جوهر 89 ثانیه، طول جوهر 53.4 میلی متر، بارکد چاپ شده واضح و بدون شکستگی است و امتیاز به سطح A می رسد.

چن ژیجی و همکاران از اجزای بازدارنده سیلیکون فسفر در اصلاح کننده های جفت استفاده می کند تا با ایجاد یک پوشش پلی آمیدی صاف و مسطح، متخلخل و نازک روی پارچه، پراکندگی را افزایش داده و به آن عملکرد بازدارنده شعله بدهد. تحقیقات نشان داده است که کربنات کلسیم اصلاح شده چربی دوستی خوبی دارد و پارچه روکش شده پلی آمید 6 آن اثر ضد شعله خوبی دارد.

بتن

فناوری پوشش سطحی اقدامی موثر برای بهبود دوام بتن است و پوشش‌های فوق آبگریز با خواص ضد آب، ضد یخ و خود تمیز شوندگی یکی از کانون‌های تحقیقاتی هستند.

خو هوافنگ و همکاران از پلی دوپامین برای القای کانی‌سازی کربنات کلسیم بر روی سطح بتن و کاهش یون‌های نقره در محل به نانو نقره، به منظور ساخت ساختارهای ناهموار کامپوزیت میکرو نانو استفاده کرد. آنها آنها را با آبگریز با سیلان با انرژی سطحی کم اصلاح کردند تا پوشش های فوق آبگریز بیومیمتیک کربنات کلسیم عامل دار به دست آورند. نتایج نشان داد که در هر دو محیط معمولی و شبیه سازی شده آب دریا، حجم جذب آب نمونه های پوشش کامپوزیت به ترتیب به میزان 90.3% و 93.44% نسبت به نمونه های تصفیه نشده کاهش یافته است که خواص ضدآب و نفوذ ناپذیر خوبی را نشان می دهد. پس از اصطکاک مکرر نمونه پوشش کامپوزیت بر روی سطح کاغذ سنباده برای یک فاصله معادل 5 متر، زاویه تماس پوشش همچنان بیشتر از 140 درجه است، با کاهش تنها 6.87%، که مقاومت سایش خوبی را نشان می دهد.

به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی و آلودگی ساختمان های ماسه سنگی در فضای باز، ون یاپینگ و همکاران. با استفاده از کربنات کلسیم به عنوان ماده پایه و اسیدهای چرب به عنوان مواد اصلاح کننده آبگریز از طریق واکنش فاز مایع، یک پوشش اصلاح شده اسید چرب مبتنی بر کربنات کلسیم سنتز کردند. تحقیقات نشان داده است که اندازه متوسط دانه کربنات کلسیم واترییت اصلاح شده با اسید اکتادکانوئیک نسبتاً بزرگ است (31 نانومتر) و زبری سطح ماسه سنگ بسیار متفاوت است. زاویه آبگریز می تواند به 119 درجه برسد، سطح مقاومت در برابر آلودگی 5 است و میزان جذب آب تنها 1.0% است. در مقایسه با نمونه‌های ماسه‌سنگ با پوشش اصلاح‌نشده، به طور موثر مقاومت در برابر آلودگی سطحی ماسه‌سنگ را بهبود می‌بخشد.

شیشه

یوان ژیکینگ و همکاران یک روش ساده و امکان پذیر برای تهیه پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)/CaCO3 بر اساس پوشش های فوق آبگریز توسعه داده است. پوشش به‌دست‌آمده را می‌توان روی لایه‌های مختلف مانند کاغذ کرافت، اسلایدهای شیشه‌ای و صفحات مسی اعمال کرد. پس از پوشش روی یک بستر شیشه ای و خشک شدن در دمای اتاق، زاویه تماس سطح پوشش می تواند به 160 درجه برسد و زاویه لغزش کمتر از 3 درجه است. آزمایش برشی نشان می دهد که پوشش فوق آبگریز P3 دارای مقاومت برشی و چسبندگی مکانیکی بالایی است و می تواند یک سطح فوق آبگریز پایدار به دست آورد. آزمایشات در فضای باز نشان داده است که تهیه پوشش های خود تمیز شونده با استفاده از رزین سیلیکون و کربنات کلسیم اصلاح شده با اسید استئاریک می تواند بیش از 85% از شفافیت پانل های شیشه ای را با زاویه تماس حدود 110 درجه و عملکرد ضد مه خوب حفظ کند. پس از 4 ماه قرار گرفتن در فضای باز، عملکرد خود تمیز شوندگی اساساً آسیب نمی بیند.

فلز

در حال حاضر، رفتار خود تمیز شوندگی مصالح پانل دیوار بسیار مورد توجه است و این رفتار خود تمیز شوندگی معمولاً با ساخت سطوح آبگریز قابل دستیابی است. لیو چانگ یانگ و همکاران به طور یکنواخت لایه ای از فیلم کربنات کلسیم به ضخامت حدود 20 میکرون بر روی سطح آلیاژ منیزیم نئودیمیم رسوب کرده و مقاومت خوردگی آلیاژ را در سیالات منافذ بتن شبیه سازی شده حاوی یون های کلرید بهبود می بخشد. استفاده از پرفلورودسیل تری اتوکسی سیلان برای شیمیایی اصلاح نمونه های پوشش داده شده می تواند توانایی خود تمیز شوندگی آنها را افزایش دهد.

در حال حاضر موارد کاربرد پوشش‌های عملکردی کربنات کلسیم در بسیاری از زمینه‌ها مانند بسته‌بندی، ظروف، مصالح ساختمانی، مواد سازگار با محیط زیست، منسوجات، پوشش‌ها، داروها و غیره وجود دارد. استفاده از پوشش های کاربردی کربنات کلسیم در آینده به طور فزاینده ای گسترده خواهد شد و فناوری کاربرد به تدریج بالغ خواهد شد.