나노미터 탄산칼슘의 표면 개질에 스테아르산의 적용
나노-탄산칼슘을 유기 매질에 적용하는 데에는 두 가지 주요 결함이 있습니다. 하나는 나노-탄산칼슘이 친수성 및 소유성 표면을 갖는 무기 물질이라는 것입니다. 폴리머에 잘 분산되지 않고 유기체와 친화력이 좋지 않습니다. 덩어리를 형성하기 쉽기 때문에 재료 성능이 저하됩니다. 둘째, 나노 탄산칼슘은 입자 크기가 작고 표면 원자 수가 많고 표면 에너지가 크며 입자 간의 상호 작용이 강하여 나노 탄산 칼슘 분말의 덩어리를 쉽게 형성합니다. 나노탄산칼슘의 사용량이 증가할수록 이러한 결함이 더욱 분명해지며 과도한 충전으로 인해 재료를 사용할 수 없게 됩니다.
스테아르산은 일반적인 긴 탄소 사슬 포화 지방산입니다. 긴 탄소 사슬의 친유성 말단과 카르복실기의 친수성 말단을 모두 가지고 있습니다. 나노 탄산 칼슘의 표면은 친수성이므로 스테아르산이 나노에 코팅되어 탄산 칼슘의 표면이 친유성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 고무, 플라스틱, 고급 잉크로 채워지면 큰 비표면적과 높은 비표면적 에너지가 탄산칼슘 입자와 유기 고분자 분자 사이의 관계에 유리합니다. 이들 사이의 강한 결합은 제품의 표면을 밝게 하고 우수한 성능을 가질 수 있습니다.
1. 스테아르산 코팅 개질 나노미터 탄산칼슘의 메커니즘
최근에는 나노미터의 탄산칼슘을 스테아르산으로 코팅하고 개질하는 연구도 끝없이 등장하고 있다.
Chen Yijian et al. 공기-물 계면에서 스테아르산(SA) 단층 탄산칼슘 결정의 형성 과정을 조사했습니다. 테스트 및 특성화를 위해 전자 현미경과 현장 브루스터 각도 현미경을 사용하여 스테아르산의 단층 아래에서 최종 탄산칼슘 결정이 용매화에서 직접 유도된 것이 아니라 입자 전구체에 의해 형성되는 것으로 관찰되었습니다. 이온. 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)에서 전구체 입자는 직경이 100 nm 미만인 무정형 탄산칼슘의 균일한 구체임을 알 수 있습니다. 실험은 Ca(OH)2와 CO2의 반응을 통해 탄산칼슘을 생성하는 것입니다. 무정형 탄산칼슘은 광물화 초기에 생성되며 적어도 0.5시간 동안 안정적으로 존재한다. 양이 증가함에 따라 무정형 탄산칼슘이 응집하여 방해석상 탄산칼슘을 형성합니다.
Xuetao Shi et al. 상업적인 스테아르산을 사용하여 수상 조건에서 침강성 탄산칼슘을 코팅하였고, 코팅된 탄산칼슘에서 스테아르산의 함량은 3% 내지 13.5%였다. 푸리에 적외선(FTIR), 열중량(TG) 및 시차 주사 열량계(DSC) 분석은 탄산칼슘 표면에 유리 스테아르산이 없고 스테아르산 칼슘만 있음을 보여주었습니다. 형성된 스테아르산칼슘은 코팅층의 표면에 부분적으로는 화학적으로 흡착되고, 부분적으로는 물리적으로 흡착되는 것을 알 수 있어, 수상 조건에서 탄산칼슘이 표면에 완전히 코팅되지 못하는 문제를 해결할 수 있다. 최대 코팅량은 3.25%입니다.
2. 장쇄지방산이 탄산칼슘에 미치는 영향
장쇄 지방산은 또한 탄산칼슘 형성에 중요한 영향을 미칩니다.
Jiuxin Jiang et al. 다양한 장쇄 지방산-라우르산(라우르산), 팔미트산(헥사데칸산) 및 스테아르산(옥타데칸산)을 첨가하면서 이산화탄소를 수산화칼슘 현탁액에 불어넣습니다. 산) 탄산칼슘의 형성을 탐구합니다. 장쇄 지방산의 첨가는 탄산칼슘의 결정 형태에 영향을 미치지 않고 생성된 탄산칼슘 입자의 형태에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 라우르산을 첨가하면 탄산칼슘 입자의 분산성이 크게 향상됩니다. 팔미트산과 스테아르산을 다량으로 첨가하면 미세봉상 구조와 방추상 구조가 형성된다. 저자는 수산화칼슘과 이산화탄소의 탄화 반응 동안 탄소 사슬의 길이가 수산화칼슘 현탁액에 의해 형성되는 미셀의 모양에 영향을 미치고 다른 한편으로는 미셀 간의 접촉 방식에 영향을 미친다고 제안합니다. 최종 형성을 결정합니다. 탄산칼슘의 형태.
Hao Wang et al. 폴리머, 지방산, 비눗물과 같은 세척제가 단단한 표면(예: 스테인리스 스틸 및 실리콘 표면)에서 활성 탄산칼슘의 결정화, 핵 생성 및 침강에 미치는 영향을 연구했습니다. 따라서 유사한 원리로 식기 세척기가 세제로 세척하는 과정에서 기름 얼룩을 더 잘 제거하는 방법을 지시합니다.
3. 활성 나노탄산칼슘의 적용
스테아르산으로 변성된 나노탄산칼슘은 실리콘 수지, 폴리프로필렌과 같은 유기고분자의 충전제로 중요한 역할을 합니다.
Satyendra Mishra et al. 스테아르산으로 개질된 나노 탄산칼슘이 실리콘 수지 복합재료의 특성에 미치는 영향을 연구했습니다. Sodium dodecyl sulfonate가 있는 상태에서 일정 농도의 CaCl2와 NH4HCO3를 반응시켜 여과하고 건조하여 나노 탄산칼슘 분말을 얻었다. 그런 다음 톨루엔 존재하에 일정량의 스테아르산과 나노 탄산칼슘을 교반 혼합하여 스테아르산 농도가 다른 표면 개질된 나노 탄산칼슘을 얻은 다음 실리콘 수지에 충전제로 첨가하여 성능을 향상시켰다. 변형된 나노탄산칼슘을 얻을 수 있다. 복합 재료의 결과는 개질되지 않은 나노 탄산 칼슘 및 상업용 탄산 칼슘과 비교하여 표면 개질 된 나노 탄산 칼슘이 복합 재료의 인장 강도, 연신율, 내마모성 및 난연성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 표면 개질은 또한 강한 접착력을 생성하여 폴리머 사슬을 더 강하게 만들고 폴리머의 열 안정성을 향상시킵니다. 이러한 나노복합체의 높은 강도와 인성을 기반으로 하여 케이블 커넥터, 전기 및 조명 스위치기어에도 사용할 수 있으며 항공우주 분야에서도 큰 가치가 있습니다.
Mahdi Rahmani et al. 폴리프로필렌 매트릭스용 스테아르산 코팅 나노탄산칼슘의 분산 특성을 연구했습니다. 실제 코팅 후 탄산칼슘 표면의 스테아르산 함량을 분석하기 위해 TGA를 이용하였고, 단층 및 다층 스테아린산 코팅 나노미터 후 유기체 내 시료의 분산 성능을 관찰하기 위해 전계방출 주사전자현미경을 이용하였다. 탄산 칼슘. 결과는 스테아르산으로 개질된 나노 탄산칼슘이 폴리프로필렌 유기체에 채워지고 잘 분산될 수 있음을 보여주므로 입자 간의 상호 작용과 고분자 간의 접착력이 감소합니다. 스테아르산의 표면 개질 후 나노 탄산칼슘은 친수성을 제거하고 고분자 매트릭스와의 상용성을 크게 증가시킵니다.
스테아르산은 일반적인 장쇄지방산으로 가격이 저렴하고 용도가 다양하며 나노탄산칼슘을 잘 변형시킬 수 있다. 저렴하고 구하기 쉬운 충전제로서 스테아르산으로 변성된 활성 나노탄산칼슘은 많은 유기체에 잘 분산될 수 있으며 유기체의 인장강도, 신도, 내마모성 및 난연성 및 열역학적 특성과 같은 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 특성, 따라서 나노미터 탄산칼슘을 수정하기 위해 스테아르산을 선택하는 것은 좋은 연구 및 응용 가치가 있습니다.
출처: 저우웨이 나노미터 탄산칼슘의 표면 개질 및 중공사 입상 탄산스트론튬 및 중공사 탄산바륨의 제조[D].
2018년 화남공과대학.