การประยุกต์ใช้กรดสเตียริกในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของนาโนเมตรแคลเซียมคาร์บอเนต

มีสองข้อบกพร่องที่สำคัญในการประยุกต์ใช้นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตกับสื่ออินทรีย์: หนึ่งคือนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นวัสดุอนินทรีย์ที่มีพื้นผิว hydrophilic และ oleophobic มีการกระจายตัวที่ไม่ดีในโพลิเมอร์และความสัมพันธ์ที่ไม่ดีกับสิ่งมีชีวิตมันเป็นเรื่องง่ายที่จะสร้าง agglomerates A, นำไปสู่การย่อยสลายประสิทธิภาพของวัสดุ; ประการที่สองนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตมีขนาดอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมากของอะตอมพื้นผิวพลังงานพื้นผิวขนาดใหญ่, ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างอนุภาคซึ่งสามารถรวมตัวกันของผงนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตได้อย่างง่ายดายเนื่องจากปริมาณนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตที่ใช้เพิ่มขึ้นข้อบกพร่องเหล่านี้กลายเป็นที่ชัดเจนมากขึ้นการบรรจุที่มากเกินไปจะทำให้วัสดุไม่สามารถใช้งานได้

กรดสเตียริกเป็นกรดไขมันอิ่มตัวที่มีคาร์บอนยาวทั่วไปมีทั้งปลาย lipophilic ของห่วงโซ่คาร์บอนยาวและปลาย hydrophilic ของกลุ่ม carboxyl พื้นผิวของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตเป็น hydrophilic ดังนั้นกรดสเตียริกจึงถูกเคลือบบนนาโนพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถปรับปรุง lipophilicity ได้อย่างมากเมื่อบรรจุในยางพลาสติกหมึกพิมพ์ขั้นสูงพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่และพลังงานพื้นผิวที่เฉพาะเจาะจงสูงจะเป็นประโยชน์ต่อความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตและโมเลกุลพอลิเมอร์อินทรีย์พันธบัตรที่แข็งแกร่งระหว่างพวกเขาสามารถทำให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์สดใสและมีประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยม

1. กลไกของ stearic Acid Coating แก้ไขนาโนเมตรแคลเซียมคาร์บอเนต

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการศึกษาเกี่ยวกับการเคลือบผิวและการปรับเปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนตนาโนเมตรกับกรดสเตียริกได้เกิดขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

เฉิน Yijian และคณะสำรวจกระบวนการสร้างกรดสเตียริก (SA) ผลึกแคลเซียมคาร์บอเนต monolayer ที่อินเตอร์เฟซอากาศน้ำการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและกล้องจุลทรรศน์มุม brewster IN-Situ สำหรับการทดสอบและการระบุลักษณะพบว่าภายใต้ monolayer ของกรดสเตียริก, ผลึกแคลเซียมคาร์บอเนตสุดท้ายถูกสร้างขึ้นโดยสารตั้งต้นของอนุภาคมากกว่าที่ได้โดยตรงจาก solvation ไอออนจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) สามารถพบได้ว่าอนุภาคของสารตั้งต้นเป็นทรงกลมที่สม่ำเสมอของแคลเซียมคาร์บอเนตอสัณฐานที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางน้อยกว่า100นาโนเมตรการทดลองคือการผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตผ่านปฏิกิริยาของ CA (OH)2และ CO2. แคลเซียมคาร์บอเนตอสัณฐานผลิตขึ้นในช่วงเริ่มต้นของแร่และมีเสถียรภาพอย่างน้อย0.5ชั่วโมงเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้นแคลเซียมคาร์บอเนตอสัณฐานจะรวมตัวเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตเฟสแคลไซต์

Xuetao Shi et al. ใช้กรดสเตียริกในเชิงพาณิชย์เพื่อเคลือบแคลเซียมคาร์บอเนตที่ตกตะกอนภายใต้สภาวะน้ำปริมาณกรดสเตียริกในแคลเซียมคาร์บอเนตเคลือบอยู่ที่3% ถึง13.5% Fourier Infrared (ftir), thermogravimetric (TG) และ Differential scanning calorimetry (DSC) พบว่าไม่มีกรดสเตียริกอิสระบนพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตพบว่าแคลเซียมสเตียเรทที่เกิดขึ้นจะถูกดูดซับทางเคมีบางส่วนและดูดซับร่างกายบางส่วนบนพื้นผิวของชั้นเคลือบผิว, และสามารถแก้ปัญหาที่แคลเซียมคาร์บอเนตไม่สามารถเคลือบบนพื้นผิวได้อย่างเต็มที่ภายใต้สภาวะของน้ำปริมาณการเคลือบสูงสุดคือ3.25%

2. ผลของกรดไขมันโซ่ยาวต่อแคลเซียมคาร์บอเนต

กรดไขมันโซ่ยาวยังมีผลสำคัญต่อการก่อตัวของแคลเซียมคาร์บอเนต

Jiuxin Jiang et al. เพิ่มกรดไขมันโซ่ยาวต่างๆ-กรด lauric (กรด lauric), กรด palmitic (กรด hexadecanoic) และกรดสเตียริก (กรด octadecanoic) ในขณะที่เป่าคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในระบบกันสะเทือนแคลเซียมไฮดรอกไซด์ Acid) เพื่อสำรวจการก่อตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตพบว่าการเพิ่มกรดไขมันโซ่ยาวไม่ส่งผลต่อรูปแบบผลึกของแคลเซียมคาร์บอเนตแต่ส่งผลต่อลักษณะทางสัณฐานวิทยาของอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตที่ผลิตเมื่อเพิ่มกรด lauric การกระจายตัวของอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตจะดีขึ้นมากเมื่อมีการเพิ่มกรด palmitic และกรด stearic จำนวนมาก, โครงสร้าง microrod เหมือนและโครงสร้างแกนเหมือนจะเกิดขึ้นผู้เขียนเสนอว่าในระหว่างปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ของแคลเซียมไฮดรอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ในมือข้างหนึ่งความยาวของห่วงโซ่คาร์บอนมีผลต่อรูปร่างของ micelles ที่เกิดจากการระงับแคลเซียมไฮดรอกไซด์, ในทางกลับกันโหมดการติดต่อระหว่าง micelles กำหนดรูปแบบสุดท้ายสัณฐานวิทยาของแคลเซียมคาร์บอเนต

Hao Wang et al. ศึกษาผลกระทบของสารทำความสะอาดเช่นโพลิเมอร์กรดไขมันของเหลวสบู่ต่อการตกผลึก, nucleation และการตกตะกอนของแคลเซียมคาร์บอเนตที่ใช้งานอยู่บนพื้นผิวแข็ง (เช่นพื้นผิวสแตนเลสและซิลิกอน) ดังนั้นในหลักการที่คล้ายกันก็จะแนะนำว่าเครื่องล้างจานสามารถดีกว่าลบคราบน้ำมันในระหว่างขั้นตอนการทำความสะอาดด้วยผงซักฟอก

3. การใช้แคลเซียมคาร์บอเนตนาโนที่ใช้งานอยู่

แคลเซียมคาร์บอเนตนาโนที่ปรับเปลี่ยนโดยกรดสเตียริกมีอิทธิพลสำคัญในฐานะฟิลเลอร์สำหรับโพลิเมอร์อินทรีย์เช่นเรซินซิลิโคนและโพรพิลีน

Satyendra Mishra et al. ศึกษาผลของนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตดัดแปลงโดยกรดสเตียริกต่อสมบัติของสารประกอบซิลิโคนเรซินในการปรากฏตัวของโซเดียม dodecyl sulfonate พวกเขาใช้ความเข้มข้นบางอย่างของ CaCl2และ NH4HCO3เพื่อทำปฏิกิริยากรองและแห้งเพื่อให้ได้ผงนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตจากนั้นในที่ที่มีโทลูอีนปริมาณที่แน่นอนของกรดสเตียริกและนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตถูกกวนและผสมเพื่อให้ได้นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตที่ปรับเปลี่ยนพื้นผิวด้วยความเข้มข้นของกรดสเตียริกที่แตกต่างกัน, จากนั้นเพิ่มเรซินซิลิโคนเป็นฟิลเลอร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและได้รับการปรับเปลี่ยนนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตวัสดุคอมโพสิตผลที่แสดงให้เห็นว่าเมื่อเทียบกับนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตที่ยังไม่ได้ปรับเปลี่ยนและแคลเซียมคาร์บอเนตเชิงพาณิชย์, พื้นผิว-ดัดแปลงนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถอย่างมากปรับปรุงความต้านทานแรงดึง, การยืดตัว, ความต้านทานการสึกหรอและ retardancy เปลวไฟของวัสดุคอมโพสิตการปรับเปลี่ยนพื้นผิวยังสามารถสร้างการยึดเกาะที่แข็งแกร่งซึ่งทำให้ห่วงโซ่พอลิเมอร์แข็งแรงขึ้นและช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงสูงและความเหนียวของ nanocomposites เหล่านี้พวกเขาสามารถใช้ในการเชื่อมต่อสายเคเบิลสวิตช์ไฟฟ้าและแสงยังมีมูลค่าที่ดีในด้านการบินและอวกาศ

Mahdi rahmani et al. ศึกษาสมบัติการกระจายตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตนาโนเคลือบกรดสเตียริกสำหรับเมทริกซ์โพรพิลีน TGA ใช้ในการวิเคราะห์เนื้อหาของกรดสเตียริกบนพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตหลังจากการเคลือบผิวจริง, และใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อสังเกตประสิทธิภาพการกระจายตัวของตัวอย่างในสิ่งมีชีวิตหลัง monolayer และ multi-Layer stearic Acid Coated Nanometer calcium carbonate. ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่านาโนแคลเซียมคาร์บอเนตที่ปรับเปลี่ยนด้วยกรดสเตียริกจะเต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตโพรพิลีนและสามารถกระจายตัวได้ดีซึ่งจะช่วยลดปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคและการยึดเกาะระหว่างโพลิเมอร์หลังจากการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของกรดสเตียริกแคลเซียมคาร์บอเนตนาโนจะช่วยลดความเป็นกรดไฮโดรฟิลิซิตี้และเพิ่มความเข้ากันได้กับเมทริกซ์พอลิเมอร์

ในฐานะที่เป็นกรดไขมันชนิดยาวทั่วไปกรดสเตียริกมีราคาถูกและมีการใช้งานที่หลากหลายและสามารถปรับเปลี่ยนนาโนแคลเซียมคาร์บอเนตได้ดีเป็นราคาถูกและง่ายต่อการได้รับฟิลเลอร์, นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตที่เปิดใช้งานดัดแปลงโดยกรดสเตียริกสามารถกระจายตัวได้ดีในสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก, และสามารถปรับปรุงสมบัติทางกลเช่นความต้านทานแรงดึง, การยืดตัว, ความต้านทานการกัดกร่อนและ retardancy เปลวไฟของสิ่งมีชีวิตและคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์, ดังนั้นการเลือกกรดสเตียริกเพื่อปรับเปลี่ยนนาโนเมตรแคลเซียมคาร์บอเนตมีการวิจัยที่ดีและการประยุกต์ใช้มูลค่า

แหล่งที่มา: โจวเหว่ยการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตนาโนเมตรและการเตรียมข้าวเม็ดกลวงสตรอนเทียมคาร์บอเนตและเส้นใยกลวงแบเรียมคาร์บอเนต [D]
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนตอนใต้2018.