แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถใช้โดยไม่ต้องเติมสารตัวเติมได้อย่างไร?

พื้นผิวซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกมีการใช้งานที่หลากหลายในหลากหลายสาขา เช่น การกันน้ำ การป้องกันการเกิดฝ้า การทำความสะอาดตัวเอง ความต้านทานการกัดกร่อน การป้องกันน้ำแข็ง และการลดความต้านทานการไหล เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัว อย่างไรก็ตาม การเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกที่ทนทานซึ่งมีต้นทุนต่ำ เป็นพิษต่ำ ที่ผลิตในปริมาณมากในปริมาณมาก ยังคงเป็นความท้าทาย

โดยธรรมชาติแล้ว มีวัสดุแคลเซียมคาร์บอเนตจำนวนมากที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่าและมีส่วนประกอบง่ายๆ ซึ่งได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในหมู่นักวิทยาศาสตร์ จากการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของแคลเซียมคาร์บอเนต พบว่ามีการควบคุมแร่ธาตุทางชีวภาพ ซึ่งมีการใช้งานในวงกว้างในด้านต่างๆ เช่น การป้องกันการเปรอะเปื้อน การป้องกันการตะกรัน การทำความสะอาดตัวเอง และการแยกน้ำมันและน้ำ

การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าพลังงานพื้นผิวต่ำและโครงสร้างที่หยาบกร้านเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความเป็นซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิซิตี้ และสิ่งเหล่านี้เป็นหัวข้อการวิจัยหลักในเทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนตมาโดยตลอด พูดง่ายๆ ก็คือ ทิศทางการปรับเปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนตคือการลดพลังงานพื้นผิวและรักษาความสามารถในการกระจายตัว ขณะเดียวกันก็เพิ่มมุมสัมผัสเพื่อให้แน่ใจว่าไม่ละลายน้ำ

แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดใดที่เหมาะกับการเคลือบเชิงฟังก์ชันมากกว่า? ฉันจะแก้ไขมันได้อย่างไร? ผลลัพธ์ที่แท้จริงคืออะไร?

Gu Weile และคณะสังเคราะห์ผงแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีผลึกสองรูปแบบที่แตกต่างกัน จากนั้นผสมกับโพลีไดเมทิลซิโลเซนที่มีพลังงานพื้นผิวต่ำ (PDMS) เพื่อเคลือบสารที่ไม่ชอบน้ำเป็นพิเศษ การเคลือบ. ได้มีการทดสอบความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองและทนต่อแรงกระแทก การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้โซเดียมสเตียเรต (NaSt) และโซเดียมโอลิเอต (NaOL) ในปริมาณ 5% ผลการดัดแปลงและคุณสมบัติไม่ชอบน้ำของแคลเซียมคาร์บอเนตจะดีที่สุด มุมสัมผัสของแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดอะราโกไนต์ที่ดัดแปลงโดยโซเดียมสเตียเรต 5% คือ 127.5° และมุมสัมผัสของแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดแคลไซต์ที่ดัดแปลงโดยโซเดียมโอลิเอต 5% คือ 115.4° มีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของแคลเซียมคาร์บอเนตผลึกในปริมาณต่างๆ ต่อคุณสมบัติไม่ชอบน้ำของสารเคลือบ โดยมุมสัมผัสอยู่ที่ 151.4° และ 153.2° สำหรับสารเคลือบแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดแคลไซต์และอะราโกไนต์ตามลำดับ ในที่สุด ได้มีการประเมินคุณสมบัติในการทำความสะอาดตัวเองและทนต่อแรงกระแทกของสารเคลือบแบบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิก ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังการทดสอบแรงกระแทกของหยดน้ำปริมาณ 500 มล. มุมสัมผัสของสารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกแคลเซียมคาร์บอเนตผลึกทั้งสองยังคงอยู่ที่สูงกว่า 140° ซึ่งคงคุณสมบัติไม่ชอบน้ำได้ดีเยี่ยม

Cheng Yuan และทีมงานของเขาใช้แคลเซียมคาร์บอเนตเครา (CCWs) และนาโนแคลเซียมคาร์บอเนต (CCNPs) เป็นสารตัวเติมในการเตรียมสารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกผ่านการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผง การปรับอัตราส่วนการเคลือบให้เหมาะสม อ้างอิงถึง "สีรองพื้นทับหน้า" และวิธีการขัดเงาในเทคโนโลยีการก่อสร้างการเคลือบ . การวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่ออยู่ภายใต้แรงเสียดทาน 15 รอบ มุมสัมผัสของการเคลือบจะสูงถึง 153.88 ° และมุมการหมุนสามารถเข้าถึง 9.20 ° สารเคลือบมีความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองได้ดีเยี่ยม และสามารถซ่อมแซมได้ง่าย

สารเคลือบฟังก์ชันแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถนำไปใช้กับสารตั้งต้นใดได้บ้าง

ไฟเบอร์

เทคโนโลยีการเคลือบแบบเปียกโดยใช้เส้นใยโพลิเอไมด์ที่ใช้แล้วเป็นวิธีการหลักในการเตรียมสิ่งทอเคลือบ เช่น เทปทอที่เป็นเครื่องหมายการค้า และยังเป็นวิธีสำคัญในการรีไซเคิลเส้นใยโพลีเอไมด์ทางกายภาพอีกด้วย มีต้นทุนการผลิตต่ำและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยม แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นผงอนินทรีย์ราคาถูก ปลอดสารพิษ และไม่เป็นอันตราย มักใช้เป็นสารตัวเติมในเทคโนโลยีการเคลือบแบบเปียกของเส้นใยโพลีเอไมด์ ซึ่งสามารถเพิ่มความหนา ความขาว และความแข็งแรงของการเคลือบพื้นผิวของเทปทอที่เป็นเครื่องหมายการค้า

เล่ย เผิงเฟย และคณะ ใช้วิธีการสังเคราะห์กรดโอลิอิกในแหล่งกำเนิดเพื่อเตรียมสารตัวเติมเคลือบแคลเซียมคาร์บอเนตสำหรับการเคลือบเปียกโพลีเอไมด์ มุมสัมผัสของฟิล์มเคลือบลดลง 8.29 ° ความยาวหมึกของผ้าเคลือบลดลง 10.42 มม. และค่า pH ของผ้าเคลือบลดลงเป็น 7.27 การดูดซับหมึกได้รับการปรับปรุง และค่า pH สอดคล้องกับมาตรฐานความปลอดภัยของสิ่งทอมากขึ้น

เจียงจี้คัง และคณะ ใช้ตัวดัดแปลงสังเคราะห์ DOPO เพื่อต่อกิ่งแคลเซียมคาร์บอเนตดัดแปลง เพื่อให้ได้การกระจายตัวที่สม่ำเสมอในการเคลือบโพลีเอไมด์ที่มีโครงสร้างรูพรุนของการเคลือบที่ใสและฟู ค่า pH ของผ้าเคลือบในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นคือ 7.02 ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม เวลาในการดูดซับหมึกคือ 89 วินาที ความยาวหมึกคือ 53.4 มม. บาร์โค้ดที่พิมพ์มีความชัดเจนและไม่แตกหัก และระดับถึงระดับ A

เฉิน จื่อเจี๋ย และคณะ ใช้ส่วนประกอบสารหน่วงไฟของซิลิคอนฟอสฟอรัสในตัวดัดแปลงข้อต่อเพื่อเพิ่มการกระจายตัวและเสริมด้วยฟังก์ชันสารหน่วงไฟโดยการสร้างการเคลือบโพลีเอไมด์ที่เรียบและแบน มีรูพรุน และบางบนผ้า การวิจัยพบว่าแคลเซียมคาร์บอเนตดัดแปลงมีความสามารถในการดูดไขมันได้ดี และผ้าเคลือบโพลีเอไมด์ 6 มีฤทธิ์หน่วงไฟได้ดี

คอนกรีต

เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวเป็นมาตรการที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความทนทานของคอนกรีต และการเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกที่มีคุณสมบัติกันน้ำ กันน้ำแข็ง และทำความสะอาดตัวเอง ปัจจุบันเป็นหนึ่งในจุดสนใจด้านการวิจัย

Xu Huafeng และคณะ ใช้โพลีโดปามีนเพื่อกระตุ้นให้เกิดแร่แคลเซียมคาร์บอเนตบนพื้นผิวคอนกรีต และลดไอออนของเงินในแหล่งกำเนิดเป็นนาโนซิลเวอร์ เพื่อสร้างโครงสร้างหยาบแบบไมโครนาโนคอมโพสิต พวกเขาปรับเปลี่ยนพวกมันด้วยไซเลนพลังงานพื้นผิวต่ำเพื่อให้ได้สารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกที่เลียนแบบแคลเซียมคาร์บอเนตที่ทำหน้าที่ได้ ผลการวิจัยพบว่าในสภาพแวดล้อมน้ำทะเลทั้งปกติและจำลอง ปริมาตรการดูดซึมน้ำของตัวอย่างการเคลือบคอมโพสิตลดลง 90.3% และ 93.44% เมื่อเทียบกับตัวอย่างที่ไม่ผ่านการบำบัด ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติกันน้ำและซึมผ่านได้ดี หลังจากการเสียดสีซ้ำแล้วซ้ำอีกของตัวอย่างการเคลือบคอมโพสิตบนพื้นผิวกระดาษทรายเป็นระยะทางเท่ากัน 5 เมตร มุมสัมผัสของการเคลือบยังคงอยู่มากกว่า 140 ° โดยลดลงเพียง 6.87% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความต้านทานการสึกหรอที่ดี

เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและมลภาวะของอาคารหินทรายกลางแจ้ง Wen Yaping และคณะ สังเคราะห์สารเคลือบดัดแปลงกรดไขมันที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตโดยใช้แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นวัสดุฐานและกรดไขมันเป็นวัสดุดัดแปลงที่ไม่ชอบน้ำโดยปฏิกิริยาเฟสของเหลว การวิจัยแสดงให้เห็นว่าขนาดเกรนเฉลี่ยของแคลเซียมคาร์บอเนตวาเทไรต์ที่ดัดแปลงด้วยกรด octadecanoic มีขนาดค่อนข้างใหญ่ (31 นาโนเมตร) และความหยาบผิวของหินทรายจะแตกต่างกันอย่างมาก มุมที่ไม่ชอบน้ำสามารถเข้าถึง 119 ° ระดับความต้านทานต่อมลภาวะคือ 5 และอัตราการดูดซึมน้ำเพียง 1.0% เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างหินทรายที่ผ่านการเคลือบโดยไม่ผ่านการดัดแปลง จะช่วยเพิ่มความต้านทานมลภาวะที่พื้นผิวของหินทรายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กระจก

หยวน จื้อชิง และคณะ พัฒนาวิธีที่ง่ายและเป็นไปได้ในการเตรียมโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS)/CaCO3 โดยใช้สารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิก การเคลือบที่ได้รับสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวที่แตกต่างกัน เช่น กระดาษคราฟท์ แก้วสไลด์ และแผ่นทองแดง หลังจากเคลือบบนพื้นผิวแก้วและทำให้แห้งที่อุณหภูมิห้อง มุมสัมผัสของพื้นผิวเคลือบสามารถเข้าถึง 160 ° และมุมเลื่อนน้อยกว่า 3 ° การทดสอบแรงเฉือนแสดงให้เห็นว่าการเคลือบ Superhydrophobic P3 มีความต้านทานแรงเฉือนเชิงกลและการยึดเกาะสูง และสามารถรับพื้นผิวซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกที่มีความเสถียร การทดลองกลางแจ้งแสดงให้เห็นว่าการเตรียมสารเคลือบทำความสะอาดตัวเองโดยใช้ซิลิโคนเรซินและแคลเซียมคาร์บอเนตที่ดัดแปลงด้วยกรดสเตียริกสามารถรักษาความโปร่งใสของแผงกระจกได้มากกว่า 85% โดยมีมุมสัมผัสประมาณ 110 ° และประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดฝ้าที่ดี หลังจากถูกนำไปตากกลางแจ้งเป็นเวลา 4 เดือน โดยพื้นฐานแล้วประสิทธิภาพการทำความสะอาดตัวเองจะไม่ได้รับความเสียหาย

โลหะ

ปัจจุบัน พฤติกรรมการทำความสะอาดตัวเองของวัสดุแผงผนังเป็นประเด็นที่น่ากังวลอย่างยิ่ง และพฤติกรรมการทำความสะอาดตัวเองนี้มักทำได้โดยการสร้างพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำ Liu Changyang และคณะได้เคลือบชั้นฟิล์มแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีความหนาประมาณ 20 ไมครอนอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของโลหะผสมแมกนีเซียมนีโอดิเมียม ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมในของเหลวรูพรุนคอนกรีตจำลองที่มีไอออนคลอไรด์ การใช้เพอร์ฟลูออโรเดซิลไตรเอทอกซีไซเลนสำหรับ เคมี การดัดแปลงตัวอย่างที่เคลือบสามารถเพิ่มความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองได้

ในปัจจุบัน มีกรณีการประยุกต์ใช้สารเคลือบแคลเซียมคาร์บอเนตในหลายสาขา เช่น บรรจุภัณฑ์ เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร วัสดุก่อสร้าง วัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สิ่งทอ สารเคลือบ ยา ฯลฯ ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการลดต้นทุนและการปรับปรุงประสิทธิภาพในองค์กร การใช้สารเคลือบแคลเซียมคาร์บอเนตจะแพร่หลายมากขึ้นในอนาคต และเทคโนโลยีการประยุกต์ใช้จะค่อยๆ เติบโตเต็มที่