کاربرد اسید استئاریک در اصلاح سطح نانومتر کربنات کلسیم

در کاربرد کربنات نانو کلسیم در محیط های آلی دو نقص عمده وجود دارد: یکی اینکه نانو کلسیم کربنات ماده ای غیر آلی با سطح آبدوست و اولئوفوبیک است. از نظر پراکندگی ضعیف در پلیمرها و میل ضعیف با موجودات زنده است. به راحتی می توان آگلومره های a را تشکیل داد ، که منجر به تخریب عملکرد مواد می شود. ثانیا ، کربنات نانو کلسیم دارای اندازه ذرات کوچک ، تعداد زیادی از اتمهای سطح ، انرژی سطح زیاد ، تعامل شدید بین ذرات است که به راحتی تجمع پودر کربنات نانو کلسیم را ایجاد می کند. با افزایش میزان کربنات نانو کلسیم مورد استفاده ، این نقایص آشکارتر می شود ، پر شدن بیش از حد باعث غیر قابل استفاده شدن مواد می شود.

اسید استئاریک یک اسید چرب اشباع شده با زنجیره کربن طولانی است. هم انتهای لیپوفیلی زنجیره کربن طولانی دارد و هم انتهای آب دوست گروه کربوکسیل. سطح نانو کربنات کلسیم آب دوست است ، بنابراین اسید استئاریک روی نانو پوشانده شده است ، سطح کربنات کلسیم می تواند چربی دوست بودن آن را تا حد زیادی بهبود بخشد. هنگامی که این ماده در لاستیک ، پلاستیک ، جوهر پیشرفته پر شود ، سطح خاص زیاد آن و انرژی سطح ویژه زیاد آن برای رابطه بین ذرات کربنات کلسیم و مولکول های پلیمر آلی مفید است. پیوند قوی بین آنها می تواند سطح محصول را روشن و عملکرد عالی داشته باشد.

1. مکانیسم پوشش اسید استئاریک ، نانومتر کربنات کلسیم را اصلاح کرده است

در سال های اخیر ، مطالعات در مورد پوشش و اصلاح نانومتر کربنات کلسیم با اسید استئاریک نیز به طور بی پایان ظهور کرده است.

چن ییجیان و همکاران روند تشکیل بلورهای کربنات کلسیم تک لایه اسید استئاریک (SA) رابط در رابط هوا و آب را کشف کرد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ زاویه ای Brewster در محل برای آزمایش و خصوصیات ، مشاهده شد که در زیر تک لایه اسید استئاریک ، بلورهای کربنات کلسیم نهایی به جای اینکه مستقیماً از محلول ذرات گرفته شوند ، توسط پیش ماده ذرات تشکیل شده اند. یون از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) می توان دریافت که ذرات پیش ساز کره های یکنواخت کربنات کلسیم بی شکل با قطر کمتر از 100 نانومتر هستند. آزمایش تولید کربنات کلسیم از طریق واکنش Ca (OH) 2 و CO2 است. کربنات کلسیم آمورف در مرحله اولیه کانی سازی تولید می شود و حداقل برای مدت زمان 0.5 ساعت پایدار است. با افزایش مقدار ، سنگدانه های کربنات کلسیم بی شکل ، کربنات کلسیم فاز کلسیت را تشکیل می دهند.

Xuetao Shi و همکاران از اسید استاریک تجاری برای پوشاندن کربنات کلسیم رسوب یافته در شرایط فاز آب استفاده کرد ، محتوای اسید استئاریک در کربنات کلسیم روکش شده 3 تا 13.5 درصد بود. تجزیه و تحلیل کالریمتری اسکن مادون قرمز فوریه (FTIR) ، دما سنجی (TG) و اسکن دیفرانسیل (DSC) نشان داد که هیچ اسید استئاریک آزاد روی سطح کربنات کلسیم وجود ندارد ، فقط استئارات کلسیم است. مشخص شده است که استئارات کلسیم تشکیل شده به طور جزئی جذب شیمیایی و تا حدی فیزیکی بر روی سطح لایه پوشش جذب می شود و می تواند این مشکل را حل کند که کربنات کلسیم در شرایط فاز آب نمی تواند به طور کامل روی سطح پوشانده شود. حداکثر مقدار پوشش 3.25٪ است.

2. تأثیر اسیدهای چرب زنجیره بلند بر روی کربنات کلسیم

اسیدهای چرب با زنجیره طولانی همچنین تأثیر مهمی در تشکیل کربنات کلسیم دارند.

جیوکسین جیانگ و دیگران همزمان با دمیدن دی اکسید کربن به سوسپانسیون هیدروکسید کلسیم ، اسیدهای چرب زنجیره بلند-اسید لوریک (اسید لوریک) ، اسید پالمیتیک (اسید هگزادکانوئیک) و اسید استئاریک (اسید اکتادکانوئیک) اضافه کرد. اسید) برای کشف تشکیل کربنات کلسیم. مشخص شد که افزودن اسیدهای چرب با زنجیره طولانی بر روی شکل بلوری کربنات کلسیم تأثیر نمی گذارد ، اما بر مورفولوژی ذرات کربنات کلسیم تولید شده تأثیر می گذارد. هنگامی که اسید لوریک اضافه می شود ، پراکندگی ذرات کربنات کلسیم بسیار بهبود می یابد. هنگامی که مقدار زیادی اسید پالمیتیک و اسید استئاریک اضافه می شود ، یک ساختار میکرو ترود مانند و یک ساختار دوک مانند تشکیل می شود. نویسنده پیشنهاد می کند که در طول واکنش کربناسیون هیدروکسید کلسیم و دی اکسید کربن ، از یک طرف ، طول زنجیره کربن بر شکل میسل های تشکیل شده توسط سوسپانسیون هیدروکسید کلسیم تأثیر می گذارد ، از طرف دیگر ، حالت تماس بین میسل ها تشکیل نهایی را تعیین می کند. مورفولوژی کربنات کلسیم.

هائو وانگ و دیگران اثرات مواد تمیز کننده مانند پلیمرها ، اسیدهای چرب ، مایعات صابون را بر روی تبلور ، هسته سازی و رسوب کربنات کلسیم فعال بر روی سطوح سخت (مانند فولاد ضد زنگ و سطوح سیلیکون) مطالعه کرد. بنابراین ، بر اساس همان اصل ، دستور داده می شود که چگونه ماشین ظرفشویی می تواند لکه های روغن را در طی فرآیند تمیز کردن با مواد شوینده بهتر پاک کند

3. استفاده از نانو کربنات کلسیم فعال

کربنات کلسیم نانو که توسط اسید استئاریک اصلاح شده است به عنوان یک ماده پر کننده برای پلیمرهای آلی مانند رزین سیلیکون و پلی پروپیلن تأثیر مهمی دارد.

Satyendra Mishra و همکاران اثر کربنات نانو کلسیم اصلاح شده توسط اسید استئاریک بر خواص کامپوزیت های رزین سیلیکون را مطالعه کرد. در حضور سدیم دودسیل سولفونات ، آنها از غلظت مشخص CaCl2 و NH4HCO3 برای واکنش ، فیلتر و خشک استفاده کردند تا پودر کربنات کلسیم نانو بدست آورند. سپس در حضور تولوئن ، مقدار مشخصی از اسید استئاریک و نانو کربنات کلسیم هم زده و مخلوط شد تا کربنات نانو کلسیم اصلاح شده با سطح با غلظت های مختلف اسید استئاریک به دست آید و سپس به عنوان پرکننده به رزین سیلیکون اضافه شود تا عملکرد آن بهبود یابد و کربنات نانو کلسیم اصلاح شده بدست آورید. مواد ترکیبی ، نتایج نشان می دهد که در مقایسه با کربنات کلسیم نانو کلسیم و کربنات کلسیم تجاری ، کربنات کلسیم نانو کلسیم می تواند مقاومت در برابر کشش ، کشیدگی ، مقاومت در برابر سایش و بازدارندگی شعله را تا حد زیادی بهبود بخشد. اصلاح سطح همچنین می تواند چسبندگی قوی ایجاد کند ، که زنجیره پلیمر را قوی تر می کند و ثبات حرارتی پلیمر را بهبود می بخشد. بر اساس مقاومت و مقاومت بالای این نانوکامپوزیت ها ، می توانند از آنها در اتصالات کابل ، تابلو برق و روشنایی که در زمینه هوافضا دارای ارزش بالایی هستند نیز استفاده شود.

مهدی رحمانی و همکاران خواص پراکندگی کربنات نانو کلسیم روکش شده با اسید استئاریک برای ماتریس پلی پروپیلن را مطالعه کرد. TGA برای تجزیه و تحلیل محتوای اسید استئاریک در سطح کربنات کلسیم پس از پوشش واقعی استفاده شد ، و میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدانی برای مشاهده عملکرد پراکندگی نمونه در ارگانیسم پس از نانومتر پوشش داده شده با اسید استئاریک چند لایه و چند لایه استفاده شد. کربنات کلسیم. نتایج نشان می دهد که کربنات نانو کلسیم اصلاح شده با اسید استئاریک در ارگانیسم پلی پروپیلن پر شده و می تواند به خوبی پراکنده شود ، که باعث کاهش تعامل بین ذرات و چسبندگی بین پلیمرها می شود. پس از اصلاح سطح اسید استئاریک ، نانو کربنات کلسیم آب دوستی آن را از بین می برد و سازگاری با ماتریس پلیمر را بسیار افزایش می دهد.

به عنوان اسید چرب زنجیره بلند معمول ، اسید استئاریک ارزان است و کاربردهای گسترده ای دارد و می تواند کربنات نانو کلسیم را به خوبی اصلاح کند. به عنوان یک پرکننده ارزان و به راحتی به دست می آید ، نانو کربنات کلسیم فعال شده توسط اسید استئاریک می تواند به خوبی در بسیاری از موجودات پراکنده شود و می تواند خواص مکانیکی مانند استحکام کششی ، کشیدگی ، مقاومت در برابر سایش و بازدارندگی شعله ارگانیسم و ​​ترمودینامیک را بهبود بخشد. خواص ، بنابراین انتخاب اسید استئاریک برای اصلاح نانومتر کربنات کلسیم از ارزش تحقیق و کاربرد خوبی برخوردار است.

منبع: ژو وی. اصلاح سطح کربنات کلسیم نانومتر و تهیه کربنات استرانسیوم گرانول برنج توخالی و کربنات باریم فیبر توخالی [D].
دانشگاه صنعتی جنوب چین ، 2018.