Ứng dụng của axit stearic trong biến tính bề mặt của canxi cacbonat nanomet
Có hai khiếm khuyết chính trong việc ứng dụng nano canxi cacbonat vào môi trường hữu cơ: một là nano canxi cacbonat là vật liệu vô cơ có bề mặt ưa nước và kỵ nước. Nó có khả năng phân tán kém trong polyme và kém ái lực với sinh vật. Dễ hình thành các chất kết tụ a, dẫn đến suy giảm tính năng của vật liệu; Thứ hai, nano canxi cacbonat có kích thước hạt nhỏ, số lượng nguyên tử bề mặt lớn, năng lượng bề mặt lớn, lực tương tác giữa các hạt mạnh nên dễ hình thành sự kết tụ của bột nano canxi cacbonat. Khi lượng nano canxi cacbonat được sử dụng tăng lên, các khuyết tật này càng lộ rõ, việc trám quá nhiều sẽ khiến vật liệu không sử dụng được.
Axit stearic là một axit béo bão hòa mạch cacbon dài phổ biến. Nó có cả phần cuối ưa béo của chuỗi cacbon dài và phần cuối ưa nước của nhóm cacboxyl. Bề mặt của nano canxi cacbonat có tính ưa nước, vì vậy axit stearic được phủ trên nano, bề mặt của canxi cacbonat có thể cải thiện đáng kể tính ưa béo của nó. Khi nó được lấp đầy bằng cao su, chất dẻo, mực in tiên tiến, diện tích bề mặt riêng lớn và năng lượng bề mặt riêng cao có lợi cho mối quan hệ giữa các hạt canxi cacbonat và các phân tử polyme hữu cơ. Sự liên kết chặt chẽ giữa chúng có thể làm cho bề mặt của sản phẩm sáng và có hiệu suất tuyệt vời.
1. Cơ chế của lớp phủ axit stearic canxi cacbonat biến tính nanomet
Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về lớp phủ và điều chế canxi cacbonat nanomet bằng axit stearic cũng đã xuất hiện không ngừng.
Chen Yijian và cộng sự. đã khám phá quá trình hình thành của tinh thể canxi cacbonat đơn lớp axit stearic (SA) ở mặt phân cách không khí và nước. Sử dụng kính hiển vi điện tử và kính hiển vi góc Brewster tại chỗ để kiểm tra và xác định đặc tính, người ta đã quan sát thấy rằng dưới lớp đơn lớp của axit stearic, các tinh thể canxi cacbonat cuối cùng được hình thành bởi tiền chất của hạt chứ không phải bắt nguồn trực tiếp từ quá trình solvat hóa. ion. Từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), có thể thấy rằng các hạt tiền chất là những hình cầu đồng nhất của canxi cacbonat vô định hình có đường kính nhỏ hơn 100 nm. Thí nghiệm tạo ra canxi cacbonat thông qua phản ứng của Ca (OH) 2 và CO2. Canxi cacbonat vô định hình được tạo ra trong giai đoạn đầu của quá trình khoáng hóa, và nó tồn tại ổn định trong ít nhất 0,5 giờ. Khi số lượng tăng lên, canxi cacbonat vô định hình kết tụ lại tạo thành canxi cacbonat pha Canxit.
Xuetao Shi và cộng sự. được sử dụng axit stearic thương mại để phủ canxi cacbonat kết tủa trong điều kiện pha nước, hàm lượng axit stearic trong canxi cacbonat phủ là 3% đến 13,5%. Phân tích hồng ngoại Fourier (FTIR), nhiệt trọng lượng (TG) và đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) cho thấy không có axit stearic tự do trên bề mặt của canxi cacbonat, chỉ có canxi stearat. Người ta thấy rằng canxi stearat được tạo thành được hấp phụ một phần về mặt hóa học và một phần hấp phụ về mặt vật lý trên bề mặt của lớp phủ, và có thể giải quyết vấn đề canxi cacbonat không thể phủ hoàn toàn trên bề mặt trong điều kiện pha nước. Lượng sơn phủ tối đa là 3,25%.
2. Ảnh hưởng của axit béo mạch dài với canxi cacbonat
Các axit béo chuỗi dài cũng có ảnh hưởng quan trọng đến sự hình thành canxi cacbonat.
Jiuxin Jiang và cộng sự. đã thêm các axit béo chuỗi dài khác nhau-axit lauric (axit lauric), axit palmitic (axit hexadecanoic) và axit stearic (axit octadecanoic) trong khi thổi khí cacbonic vào huyền phù canxi hydroxit. Axit) để khám phá sự hình thành canxi cacbonat. Người ta thấy rằng việc bổ sung các axit béo chuỗi dài không ảnh hưởng đến dạng tinh thể của canxi cacbonat, nhưng ảnh hưởng đến hình thái của các hạt canxi cacbonat được tạo ra. Khi axit lauric được thêm vào, khả năng phân tán của các hạt canxi cacbonat được cải thiện đáng kể; khi một lượng lớn axit palmitic và axit stearic được thêm vào, cấu trúc giống vi mô và cấu trúc giống trục chính được hình thành. Tác giả đề xuất rằng trong quá trình phản ứng cacbon hóa của canxi hiđroxit và cacbon đioxit, một mặt, độ dài của chuỗi cacbon ảnh hưởng đến hình dạng của các mixen được tạo thành bởi huyền phù canxi hiđroxit, mặt khác, chế độ tiếp xúc giữa các mixen xác định sự hình thành cuối cùng. Hình thái của canxi cacbonat.
Hao Wang và cộng sự. đã nghiên cứu ảnh hưởng của các chất tẩy rửa như polyme, axit béo, chất lỏng xà phòng đến sự kết tinh, tạo mầm và lắng cặn của canxi cacbonat hoạt động trên bề mặt cứng (như bề mặt thép không gỉ và silicon). Vì vậy, trên nguyên tắc tương tự, nó được hướng dẫn cách máy rửa bát có thể loại bỏ vết dầu tốt hơn trong quá trình làm sạch bằng chất tẩy rửa
3. Ứng dụng của canxi cacbonat nano hoạt tính
Canxi cacbonat nano biến tính bằng axit stearic có ảnh hưởng quan trọng như một chất độn cho các polyme hữu cơ như nhựa silicone và polypropylene.
Satyendra Mishra và cộng sự. nghiên cứu ảnh hưởng của nano canxi cacbonat biến tính bằng axit stearic đến tính chất của vật liệu tổng hợp nhựa silicone. Với sự có mặt của natri dodecyl sulfonat, họ đã sử dụng một nồng độ CaCl2 và NH4HCO3 nhất định để phản ứng, lọc và sấy khô để thu được bột canxi cacbonat nano. Sau đó, với sự có mặt của toluen, một lượng nhất định axit stearic và nano canxi cacbonat được khuấy và trộn để thu được canxi cacbonat nano biến tính bề mặt với các nồng độ axit stearic khác nhau, sau đó được thêm vào nhựa silicone làm chất độn để cải thiện hiệu suất của nó và thu được canxi cacbonat nano biến tính. Vật liệu composite, kết quả cho thấy so với canxi cacbonat nano không biến tính và canxi cacbonat thương mại, nano canxi cacbonat biến tính bề mặt có thể cải thiện đáng kể độ bền kéo, độ giãn dài, khả năng chống mài mòn và chống cháy của vật liệu composite. Sự biến đổi bề mặt cũng có thể tạo ra độ bám dính mạnh, làm cho chuỗi polyme bền hơn và cải thiện độ ổn định nhiệt của polyme. Dựa trên độ bền và độ dẻo dai cao của các nanocompozit này, chúng có thể được sử dụng trong các đầu nối cáp, thiết bị đóng cắt điện và chiếu sáng cũng có giá trị lớn trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.
Mahdi Rahmani và cộng sự. đã nghiên cứu tính chất phân tán của canxi cacbonat nano phủ axit stearic cho nền polypropylene. TGA được sử dụng để phân tích hàm lượng axit stearic trên bề mặt canxi cacbonat sau khi phủ thực tế, và kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường được sử dụng để quan sát hiệu suất phân tán của mẫu trong sinh vật sau nanomet phủ axit stearic đơn lớp và nhiều lớp. canxi cacbonat. Kết quả cho thấy nano canxi cacbonat biến tính bằng axit stearic được lấp đầy trong sinh vật polypropylene và có thể phân tán tốt, điều này làm giảm sự tương tác giữa các hạt và sự kết dính giữa các polyme. Sau khi biến đổi bề mặt của axit stearic, canxi cacbonat nano loại bỏ tính ưa nước của nó và làm tăng đáng kể khả năng tương thích với nền polyme.
Là axit béo chuỗi dài phổ biến, axit stearic rẻ và có nhiều mục đích sử dụng và có thể biến đổi tốt canxi cacbonat nano. Là một chất độn rẻ tiền và dễ kiếm, canxi cacbonat nano hoạt hóa được biến tính bằng axit stearic có thể phân tán tốt ở nhiều sinh vật và có thể cải thiện các tính chất cơ học như độ bền kéo, độ giãn dài, độ bền mài mòn và khả năng chống cháy của sinh vật và nhiệt động tính chất nên việc chọn axit stearic để biến tính canxi cacbonat nanomet có giá trị nghiên cứu và ứng dụng tốt.
Nguồn: Zhou Wei. Biến tính bề mặt của canxi cacbonat nanomet và điều chế stronti cacbonat hạt gạo rỗng và bari cacbonat sợi rỗng [D].
Đại học Công nghệ Nam Trung Quốc, 2018.