تطبيق حامض دهني في تعديل سطح كربونات الكالسيوم النانومترية

ناك عيبان رئيسيان في تطبيق كربونات الكالسيوم النانوية على الوسائط العضوية: أحدهما هو أن كربونات النانو كالسيوم مادة غير عضوية ذات سطح مقاوم للماء والزيوت. تشتت ضعيف في البوليمرات وضعف التقارب مع الكائنات الحية. من السهل تكوين تكتلات ، مما يؤدي إلى تدهور أداء المواد ؛ ثانيًا ، تحتوي كربونات الكالسيوم النانوية على حجم جسيم صغير ، وعدد كبير من ذرات السطح ، وطاقة سطحية كبيرة ، وتفاعل قوي بين الجسيمات ، والتي تشكل بسهولة تكتل مسحوق كربونات الكالسيوم النانوي. مع زيادة كمية كربونات الكالسيوم النانوية المستخدمة ، تصبح هذه العيوب أكثر وضوحًا ، والحشو المفرط سيجعل المادة غير قابلة للاستخدام.

حمض الستريك هو حمض دهني مشبع طويل السلسلة من الكربون. يحتوي على كل من النهاية المحبة للدهون من سلسلة الكربون الطويلة والنهاية المحبة للماء لمجموعة الكربوكسيل. سطح كربونات الكالسيوم النانوية محبة للماء ، لذلك يتم طلاء حامض دهني على النانو ، سطح كربونات الكالسيوم يمكن أن يحسن بشكل كبير من محبة الدهون. عندما يتم ملؤها بالمطاط ، والبلاستيك ، والأحبار المتقدمة ، ومساحة السطح المحددة الكبيرة ، والطاقة السطحية النوعية العالية مفيدة للعلاقة بين جزيئات كربونات الكالسيوم وجزيئات البوليمر العضوية. يمكن أن تجعل الرابطة القوية بينهما سطح المنتج لامعًا وله أداء ممتاز.

1. آلية طلاء حامض دهني تعديل نانومتر كربونات الكالسيوم

في السنوات الأخيرة ، ظهرت أيضًا إلى ما لا نهاية الدراسات حول طلاء وتعديل كربونات الكالسيوم النانوية بحمض دهني.

Chen Yijian et al. استكشاف عملية تكوين بلورات كربونات الكالسيوم أحادية الطبقة لحمض دهني (SA) في واجهة الهواء والماء. باستخدام المجهر الإلكتروني ومجهر زاوية بروستر في الموقع للاختبار والتوصيف ، لوحظ أنه تحت الطبقة الأحادية من حامض دهني ، تتشكل بلورات كربونات الكالسيوم النهائية بواسطة سلائف الجسيمات بدلاً من اشتقاقها مباشرة من الذوبان. أيون. من المسح المجهري الإلكتروني (SEM) والمجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) ، يمكن العثور على أن جزيئات السلائف عبارة عن كرات موحدة من كربونات الكالسيوم غير المتبلورة بقطر أقل من 100 نانومتر. تتمثل التجربة في إنتاج كربونات الكالسيوم من خلال تفاعل Ca (OH) 2 و CO2. يتم إنتاج كربونات الكالسيوم غير المتبلورة في المرحلة المبكرة من التمعدن ، وهي موجودة بثبات لمدة 0.5 ساعة على الأقل. مع زيادة الكمية ، تتراكم كربونات الكالسيوم غير المتبلورة لتكوين كربونات الكالسيوم في طور الكالسيت.

Xuetao شي وآخرون. يستخدم حمض دهني تجاري لطلاء كربونات الكالسيوم المترسبة تحت ظروف الطور المائي ، كان محتوى حامض دهني في كربونات الكالسيوم المطلية 3٪ إلى 13.5٪. أظهر تحليل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR) والقياس الحراري الوزني (TG) والمسعر التفاضلي (DSC) أنه لا يوجد حمض دهني حر على سطح كربونات الكالسيوم ، فقط ستيرات الكالسيوم. لقد وجد أن ستيرات الكالسيوم المتكونة يتم امتصاصها كيميائيًا جزئيًا وامتصاصها فيزيائيًا جزئيًا على سطح طبقة الطلاء ، ويمكن أن تحل مشكلة عدم إمكانية تغطية كربونات الكالسيوم بالكامل على السطح تحت ظروف طور الماء. الحد الأقصى لمقدار الطلاء 3.25٪.

2. تأثير الأحماض الدهنية طويلة السلسلة على كربونات الكالسيوم

الأحماض الدهنية طويلة السلسلة لها أيضًا تأثير مهم على تكوين كربونات الكالسيوم.

جيوكسين جيانغ وآخرون. إضافة العديد من الأحماض الدهنية طويلة السلسلة – حمض اللوريك (حمض اللوريك) ، وحمض البالمتيك (حمض هيكساديكانويك) وحمض دهني (حمض الأوكتاديكانويك) أثناء نفخ ثاني أكسيد الكربون في تعليق هيدروكسيد الكالسيوم. حمض) لاستكشاف تكوين كربونات الكالسيوم. وجد أن إضافة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة لا تؤثر على الشكل البلوري لكربونات الكالسيوم ، ولكنها تؤثر على شكل جزيئات كربونات الكالسيوم المنتجة. عند إضافة حمض اللوريك ، يتم تحسين تشتت جزيئات كربونات الكالسيوم بشكل كبير ؛ عند إضافة كمية كبيرة من حمض البالمتيك وحمض دهني ، يتم تكوين بنية تشبه microrod وهيكل يشبه المغزل. يقترح المؤلف أنه أثناء تفاعل الكربنة لهيدروكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون ، من ناحية ، يؤثر طول سلسلة الكربون على شكل المذيلات المكونة من تعليق هيدروكسيد الكالسيوم ، من ناحية أخرى ، وضع التلامس بين المذيلات. يحدد التكوين النهائي. شكل كربونات الكالسيوم.

هاو وانغ وآخرون. درس تأثيرات عوامل التنظيف مثل البوليمرات والأحماض الدهنية وسوائل الصابون على التبلور والتنوي والترسيب لكربونات الكالسيوم النشطة على الأسطح الصلبة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسطوح السيليكون). وبالتالي ، وفقًا للمبدأ المماثل ، يتم إرشادك إلى كيفية قيام غسالة الأطباق بإزالة بقع الزيت بشكل أفضل أثناء عملية التنظيف بالمنظف

3. تطبيق النانو كربونات الكالسيوم النشط

إن كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة بواسطة حامض دهني لها تأثير مهم كحشو للبوليمرات العضوية مثل راتينج السيليكون والبولي بروبيلين

ساتيندرا ميشرا وآخرون. درس تأثير كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة بواسطة حامض دهني على خواص مركبات راتنج السيليكون. في وجود دوديسيل سلفونات الصوديوم ، استخدموا تركيزًا معينًا من CaCl2 و NH4HCO3 للتفاعل ، والترشيح والتجفيف للحصول على مسحوق كربونات الكالسيوم النانوي. ثم في وجود التولوين ، تم تقليب كمية معينة من حامض دهني وكربونات النانو الكالسيوم وخلطها للحصول على كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة على السطح بتركيزات مختلفة من حامض دهني ، ثم إضافتها إلى راتنج السيليكون كمواد مالئة لتحسين أدائها. والحصول على كربونات نانو كالسيوم معدلة. المواد المركبة ، تظهر النتائج أنه بالمقارنة مع كربونات الكالسيوم النانوية غير المعدلة وكربونات الكالسيوم التجارية ، فإن كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة على السطح يمكن أن تحسن بشكل كبير من قوة الشد والاستطالة ومقاومة التآكل ومثبطات اللهب للمواد المركبة. يمكن أن ينتج عن تعديل السطح أيضًا التصاق قوي ، مما يجعل سلسلة البوليمر أقوى ويحسن الاستقرار الحراري للبوليمر. استنادًا إلى القوة العالية والمتانة لهذه المركبات النانوية ، يمكن استخدامها في موصلات الكابلات والمفاتيح الكهربائية والإضاءة ذات القيمة الكبيرة أيضًا في مجال الطيران.

مهدي رحماني وآخرون. درس خصائص تشتت كربونات الكالسيوم النانوية المغلفة بحمض دهني لمصفوفة البولي بروبلين. تم استخدام التحليل الحراري الوزني (TGA) لتحليل محتوى حامض دهني على سطح كربونات الكالسيوم بعد الطلاء الفعلي ، واستخدم الفحص المجهري الإلكتروني لمسح انبعاث الحقل لمراقبة أداء التشتت للعينة في الكائن الحي بعد نانومتر أحادي الطبقة ومتعدد الطبقات مغطى بحمض دهني كربونات الكالسيوم. أظهرت النتائج أن كربونات الكالسيوم النانوية المعدلة بحمض دهني مملوءة في كائن البولي بروبلين ويمكن أن تشتت جيدًا ، مما يقلل من التفاعل بين الجسيمات والالتصاق بين البوليمرات. بعد تعديل السطح لحمض دهني ، تتخلص كربونات الكالسيوم النانوية من قابليتها للماء وتزيد بشكل كبير من التوافق مع مصفوفة البوليمر.

حمض دهني شائع طويل السلسلة ، حمض دهني رخيص وله مجموعة واسعة من الاستخدامات ويمكنه تعديل كربونات الكالسيوم النانوية. بصفتها حشوًا رخيصًا وسهل الحصول عليه ، يمكن توزيع كربونات الكالسيوم النانوية المنشطة المعدلة بحمض دهني جيدًا في العديد من الكائنات الحية ، ويمكن أن تحسن الخصائص الميكانيكية مثل قوة الشد والاستطالة ومقاومة التآكل ومثبطات اللهب للكائن الحي والديناميكا الحرارية لذا فإن اختيار حمض دهني لتعديل نانومتر كربونات الكالسيوم له قيمة بحثية وتطبيق جيدة.

المصدر: Zhou Wei. تعديل سطح كربونات الكالسيوم النانومترية وإعداد كربونات السترونشيوم الحبيبي للأرز المجوف وكربونات الباريوم المجوفة [D]. جامعة جنوب الصين للتكنولوجيا ، 2018.