Aplicação de ácido esteárico na modificação de superfície de carbonato de cálcio nanométrico
Existem dois defeitos principais na aplicação de carbonato de nano-cálcio em meios orgânicos: um é que o carbonato de nano-cálcio é um material inorgânico com superfície hidrofílica e oleofóbica. Possui pouca dispersão em polímeros e pouca afinidade com organismos. É fácil formar aglomerados a, levando à degradação do desempenho do material; Em segundo lugar, o carbonato de nano-cálcio tem tamanho de partícula pequeno, um grande número de átomos de superfície, grande energia de superfície, forte interação entre as partículas, que facilmente forma aglomeração de pó de carbonato de nano-cálcio. À medida que aumenta a quantidade de carbonato de nano-cálcio usado, esses defeitos se tornam mais evidentes, o enchimento excessivo tornará o material inutilizável.
O ácido esteárico é um ácido graxo saturado de cadeia de carbono longa comum. Possui a extremidade lipofílica da longa cadeia de carbono e a extremidade hidrofílica do grupo carboxila. A superfície do nano carbonato de cálcio é hidrofílica, então o ácido esteárico é revestido no nano, a superfície do carbonato de cálcio pode melhorar muito sua lipofilicidade. Quando é preenchido com borracha, plásticos, tintas avançadas, sua grande área de superfície específica e alta energia de superfície específica são benéficos para a relação entre as partículas de carbonato de cálcio e as moléculas de polímero orgânico. A forte ligação entre eles pode tornar a superfície do produto brilhante e ter excelente desempenho.
1. O mecanismo de revestimento de ácido esteárico de carbonato de cálcio nanométrico modificado
Nos últimos anos, estudos sobre o revestimento e modificação de carbonato de cálcio nanométrico com ácido esteárico também surgiram indefinidamente.
Chen Yijian et al. explorou o processo de formação de cristais de carbonato de cálcio em monocamada de ácido esteárico (SA) na interface ar-água. Usando microscópio eletrônico e microscópio de ângulo de Brewster in-situ para teste e caracterização, foi observado que sob a monocamada de ácido esteárico, os cristais finais de carbonato de cálcio foram formados pelo precursor de partículas em vez de derivados diretamente da solvatação. íon. A partir da microscopia eletrônica de varredura (SEM) e da microscopia eletrônica de transmissão (TEM), pode-se descobrir que as partículas precursoras são esferas uniformes de carbonato de cálcio amorfo com um diâmetro inferior a 100 nm. O experimento é produzir carbonato de cálcio por meio da reação de Ca (OH) 2 e CO2. O carbonato de cálcio amorfo é produzido no estágio inicial da mineralização e existe de forma estável por pelo menos 0,5h. À medida que a quantidade aumenta, o carbonato de cálcio amorfo se agrega para formar o carbonato de cálcio da fase calcita.
Xuetao Shi et al. usaram ácido esteárico comercial para revestir carbonato de cálcio precipitado em condições de fase aquosa, o teor de ácido esteárico no carbonato de cálcio revestido foi de 3% a 13,5%. As análises de infravermelho de Fourier (FTIR), termogravimétrica (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC) mostraram que não há ácido esteárico livre na superfície do carbonato de cálcio, apenas estearato de cálcio. Verificou-se que o estearato de cálcio formado é parcialmente adsorvido quimicamente e parcialmente adsorvido fisicamente na superfície da camada de revestimento e pode resolver o problema de que o carbonato de cálcio não pode ser totalmente revestido na superfície em condições de fase aquosa. A quantidade máxima de revestimento é de 3,25%.
2. O efeito dos ácidos graxos de cadeia longa no carbonato de cálcio
Os ácidos graxos de cadeia longa também têm efeito importante na formação de carbonato de cálcio.
Jiuxin Jiang et al. adicionado vários ácidos graxos de cadeia longa-ácido láurico (ácido láurico), ácido palmítico (ácido hexadecanóico) e ácido esteárico (ácido octadecanóico) enquanto sopra dióxido de carbono na suspensão de hidróxido de cálcio. Ácido) para explorar a formação de carbonato de cálcio. Verificou-se que a adição de ácidos graxos de cadeia longa não afetou a forma cristalina do carbonato de cálcio, mas afetou a morfologia das partículas de carbonato de cálcio produzidas. Quando o ácido láurico é adicionado, a dispersibilidade das partículas de carbonato de cálcio é muito melhorada; quando uma grande quantidade de ácido palmítico e ácido esteárico é adicionada, uma estrutura semelhante a um microrod e uma estrutura semelhante a um fuso são formadas. O autor propõe que durante a reação de carbonização do hidróxido de cálcio e dióxido de carbono, por um lado, o comprimento da cadeia de carbono afeta a forma das micelas formadas pela suspensão de hidróxido de cálcio, por outro lado, o modo de contato entre as micelas. determina a formação final. A morfologia do carbonato de cálcio.
Hao Wang et al. estudou os efeitos de agentes de limpeza como polímeros, ácidos graxos, líquidos de sabão na cristalização, nucleação e sedimentação de carbonato de cálcio ativo em superfícies duras (como superfícies de aço inoxidável e silício). Assim, seguindo um princípio semelhante, é instruído como a máquina de lavar louça pode remover melhor as manchas de óleo durante o processo de limpeza com detergente.
3. Aplicação de nano carbonato de cálcio ativo
O nanocarbonato de cálcio modificado por ácido esteárico tem uma importante influência como enchimento de polímeros orgânicos, como resina de silicone e polipropileno.
Satyendra Mishra et al. estudaram o efeito do carbonato de nano-cálcio modificado por ácido esteárico nas propriedades de compósitos de resina de silicone. Na presença de dodecilsulfonato de sódio, eles usaram uma certa concentração de CaCl2 e NH4HCO3 para reagir, filtraram e secaram para obter pó de nano carbonato de cálcio. Em seguida, na presença de tolueno, uma certa quantidade de ácido esteárico e carbonato de nano-cálcio foram agitados e misturados para obter carbonato de nano-cálcio modificado na superfície com diferentes concentrações de ácido esteárico e, em seguida, adicionado à resina de silicone como um enchimento para melhorar seu desempenho e obter carbonato de nano-cálcio modificado. Materiais compostos, os resultados mostram que, em comparação com carbonato de nano-cálcio não modificado e carbonato de cálcio comercial, o carbonato de nano-cálcio com superfície modificada pode melhorar muito a resistência à tração, alongamento, resistência ao desgaste e retardamento de chama do material composto. A modificação da superfície também pode produzir forte adesão, o que torna a cadeia do polímero mais forte e melhora a estabilidade térmica do polímero. Com base na alta resistência e tenacidade desses nanocompósitos, eles podem ser usados em conectores de cabos, quadros elétricos e de iluminação também de grande valor no campo aeroespacial.
Mahdi Rahmani et al. estudaram as propriedades de dispersão do carbonato de nano-cálcio revestido com ácido esteárico para matriz de polipropileno. TGA foi usado para analisar o conteúdo de ácido esteárico na superfície do carbonato de cálcio após o revestimento real, e microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo foi usada para observar o desempenho de dispersão da amostra no organismo após nanômetro revestido de monocamada e multicamadas com ácido esteárico carbonato de cálcio. Os resultados mostram que o carbonato de nano-cálcio modificado com ácido esteárico é preenchido no organismo do polipropileno e pode ser bem disperso, o que reduz a interação entre as partículas e a adesão entre os polímeros. Após a modificação da superfície do ácido esteárico, o nano carbonato de cálcio elimina sua hidrofilicidade e aumenta muito a compatibilidade com a matriz polimérica.
Como ácido graxo de cadeia longa comum, o ácido esteárico é barato e tem uma ampla gama de usos e pode modificar o carbonato de nano-cálcio. Como um enchimento barato e fácil de obter, o nano carbonato de cálcio ativado modificado por ácido esteárico pode ser bem disperso em muitos organismos e pode melhorar as propriedades mecânicas, como resistência à tração, alongamento, resistência à abrasão e retardamento de chama do organismo e termodinâmica propriedades, portanto, escolher o ácido esteárico para modificar o carbonato de cálcio nanométrico tem um bom valor de pesquisa e aplicação.
Fonte: Zhou Wei. Modificação da superfície de carbonato de cálcio nanométrico e preparação de carbonato de estrôncio granular de arroz oco e carbonato de bário de fibra oca [D].
Universidade de Tecnologia do Sul da China, 2018.