Дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям супергідрафобныя паверхні маюць шырокі спектр прымянення ў розных галінах, такіх як гідраізаляцыя, запацяваннем, самаачышчэнне, устойлівасць да карозіі, супраць абледзянення і памяншэнне супраціву цячэнню. Тым не менш масавая вытворчасць недарагіх, малатаксічных, простых у нанясенні і трывалых супергідрафобных пакрыццяў застаецца праблемай.
У прыродзе існуе велізарная колькасць матэрыялаў з карбанату кальцыя з выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі і простымі кампанентамі, якія выклікалі шырокую цікавасць навукоўцаў. На падставе глыбокіх даследаванняў механізмаў зараджэння і росту карбанату кальцыя было дасягнута рэгуляванне біямінералізацыі, якое мае шырокае прымяненне ў такіх галінах, як барацьба з абрастаннем, прадухіленне накіпу, самаачышчэнне і аддзяленне алею і вады.
Шматлікія даследаванні паказалі, што нізкая павярхоўная энергія і шурпатая структура з'яўляюцца асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на супергідрафобнасць, і яны заўсёды былі асноўнымі тэмамі даследаванняў у тэхналогіі мадыфікацыі карбанату кальцыя. Прасцей кажучы, кірунак мадыфікацыі карбанату кальцыя заключаецца ў памяншэнні павярхоўнай энергіі і падтрыманні дысперснасці, адначасова павялічваючы кут кантакту для забеспячэння гідрафобнасці.
Які тып карбанату кальцыя больш падыходзіць для функцыянальных пакрыццяў? Як я магу гэта змяніць? Які рэальны вынік?
Gu Weile et al. synthesized two different crystal forms of calcium carbonate powder, which were then blended with low surface energy polydimethylsiloxane (PDMS) to coat a superhydrophobic coating. They were tested for their self-cleaning ability and impact resistance. Experiments have shown that when the dosage of sodium stearate (NaSt) and sodium oleate (NaOL) surfactants is 5%, the modification effect and hydrophobicity of calcium carbonate are the best. The contact angle of aragonite type calcium carbonate modified by 5% sodium stearate is 127.5 °, and the contact angle of calcite type calcium carbonate modified by 5% sodium oleate is 115.4 °. Further research was conducted on the effect of different amounts of crystalline calcium carbonate on the hydrophobicity of coatings, with contact angles of 151.4 ° and 153.2 ° for calcite and aragonite type calcium carbonate coatings, respectively. Finally, the self-cleaning and impact resistance properties of superhydrophobic coatings were evaluated. The results showed that after a 500mL water droplet impact test, the contact angle of the two crystalline calcium carbonate superhydrophobic coatings remained above 140 °, maintaining excellent hydrophobicity.
Чэн Юань і яго каманда выкарыстоўвалі вусы карбанату кальцыя (CCW) і нанакарбанат кальцыя (CCNP) у якасці напаўняльнікаў для падрыхтоўкі супергідрафобных пакрыццяў шляхам мадыфікацыі паверхні парашка, аптымізацыі суадносін пакрыцця, спасылкі на «грунтовачнае верхняе пакрыццё» і метадаў паліроўкі ў тэхналогіі вырабу пакрыццяў. . Даследаванне паказала, што пры 15 цыклах трэння кут кантакту пакрыцця можа дасягаць 153,88 °, а кут качэння - 9,20 °. Пакрыццё валодае выдатнымі здольнасцямі да самаачышчэння і лёгка рамантуецца.
На якія асновы можна наносіць функцыянальныя пакрыцця з карбанату кальцыя?
Абалоніна
Тэхналогія мокрага пакрыцця з выкарыстаннем адходаў поліамідных валокнаў з'яўляецца асноўным метадам падрыхтоўкі тэкстыльных вырабаў з пакрыццём, такіх як тканыя стужкі гандлёвай маркі, а таксама з'яўляецца важным спосабам фізічнай перапрацоўкі поліамідных валокнаў. Ён мае нізкія вытворчыя выдаткі і выдатныя характарыстыкі прадукту. Карбанат кальцыя - гэта танны, нетоксичный і бясшкодны неарганічны парашок, які звычайна выкарыстоўваецца ў якасці напаўняльніка ў тэхналогіі мокрага пакрыцця валокнаў з адходаў поліаміду, які можа павялічыць таўшчыню, беласць і трываласць павярхоўнага пакрыцця тканых стужак гандлёвай маркі.
Лэй Пэнфэй і інш. выкарыстаў метад сінтэзу алеінавай кіслаты на месцы для падрыхтоўкі напаўняльніка пакрыцця з карбанату кальцыя для поліаміднага вільготнага пакрыцця. Вугал кантакту плёнкі з пакрыццём зменшыўся на 8,29 °, даўжыня чарнілаў тканіны з пакрыццём паменшылася на 10,42 мм, а значэнне pH тканіны з пакрыццём знізілася да 7,27. Убіранне чарнілаў палепшылася, а значэнне pH больш адпавядала стандартам бяспекі тэкстылю.
Цзян Цзыкан і інш. выкарыстаў сінтэтычны мадыфікатар DOPO для прышчэпкі мадыфікаванага карбанату кальцыя, дасягнуўшы раўнамернай дысперсіі ў поліамідных пакрыццях з празрыстай і пухнатай поравай структурай пакрыцця. pH тканіны з пакрыццём у вільготным асяроддзі складае 7,02, што адпавядае экалагічным патрабаванням. Час паглынання чарнілаў складае 89 секунд, даўжыня чарнілаў складае 53,4 мм, надрукаваны штрых-код выразны і не пашкоджваецца, а рэйтынг дасягае ўзроўню A.
Чэнь Чжыцзе і інш. выкарыстоўвалі крэмній-фосфарныя вогнеахоўныя кампаненты ў мадыфікатары злучэння, каб палепшыць дысперсію і надаць ёй антыпірэнную функцыю шляхам стварэння гладкага і плоскага, порыстага і тонкага поліаміднага пакрыцця на тканіне. Даследаванні паказалі, што мадыфікаваны карбанат кальцыя валодае добрай ліпафільнасцю, а тканіна з пакрыццём з поліаміду 6 валодае добрым антыпірэнам.
Бетонныя
Тэхналогія пакрыцця паверхні з'яўляецца эфектыўнай мерай для павышэння даўгавечнасці бетону, і супергідрафобныя пакрыцця з воданепранікальнымі, антыабледзяняльнымі і самаачышчальнымі ўласцівасцямі ў цяперашні час з'яўляюцца адной з гарачых кропак даследаванняў.
Сюй Хуафэн і інш. выкарыстаў полідафамін для індукцыі мінералізацыі карбанату кальцыя на паверхні бетону і аднаўлення іёнаў срэбра in situ да нана-срэбра, каб пабудаваць мікрананакампазітныя шурпатыя структуры. Яны гідрафобна мадыфікавалі іх сіланам з нізкай павярхоўнай энергіяй для атрымання функцыяналізаваных біяміметычных супергідрафобных пакрыццяў карбанатам кальцыя. Вынікі паказалі, што як у звычайным, так і ў мадэляваным асяроддзі з марской вадой аб'ём водапаглынання ўзораў кампазітнага пакрыцця знізіўся на 90,3% і 93,44% у параўнанні з неапрацаванымі ўзорамі адпаведна, дэманструючы добрыя воданепранікальныя і непранікальныя ўласцівасці. Пасля шматразовага трэння ўзору кампазітнага пакрыцця аб паверхню наждачнай паперы на эквівалентнай адлегласці 5 метраў кут кантакту пакрыцця па-ранейшаму перавышае 140 °, з памяншэннем толькі на 6,87%, што дэманструе добрую зносаўстойлівасць.
Каб палепшыць антыкаразійную ўстойлівасць і ўстойлівасць да забруджвання будынкаў з пяшчаніку на адкрытым паветры, Wen Yaping і інш. сінтэзаваў пакрыццё, мадыфікаванае тоўстымі кіслотамі на аснове карбанату кальцыя, выкарыстоўваючы карбанат кальцыя ў якасці асноўнага матэрыялу і тоўстыя кіслоты ў якасці гідрафобных матэрыялаў мадыфікацыі праз вадкасную рэакцыю. Даследаванне паказала, што сярэдні памер збожжа карбанату кальцыя ватэрыта, мадыфікаванага актадэканавай кіслатой, адносна вялікі (31 нм), а шурпатасць паверхні пяшчаніку моцна адрозніваецца. Гідрафобны кут можа дасягаць 119 °, узровень устойлівасці да забруджвання - 5, а каэфіцыент водапаглынання - усяго 1,0%. У параўнанні з узорамі пяшчаніку, апрацаванымі немадыфікаваным пакрыццём, гэта эфектыўна паляпшае ўстойлівасць паверхні пяшчаніку да забруджвання.
Шкло
Юань Чжыцын і інш. распрацаваў просты і магчымы метад атрымання полидиметилсилоксана (PDMS)/CaCO3 на аснове супергідрафобных пакрыццяў. Атрыманае пакрыццё можна наносіць на розныя падкладкі, такія як крафт-папера, прадметныя шкла і медныя пласціны. Пасля нанясення пакрыцця на шкляную падкладку і сушкі пры пакаёвай тэмпературы кут кантакту паверхні пакрыцця можа дасягаць 160 °, а кут слізгацення - менш за 3 °. Выпрабаванне на зрух паказвае, што супергідрафобнае пакрыццё P3 мае высокую механічную ўстойлівасць да зруху і адгезію, і можа атрымаць стабільную супергідрафобную паверхню. Эксперыменты на адкрытым паветры паказалі, што падрыхтоўка самаачышчальных пакрыццяў з выкарыстаннем сіліконавай смалы і карбанату кальцыя, мадыфікаванага сцеарынавай кіслатой, можа захаваць больш за 85% празрыстасці шкляных панэляў з вуглом кантакту каля 110° і добрымі характарыстыкамі супраць запацявання. Пасля знаходжання на адкрытым паветры на працягу 4 месяцаў характарыстыкі самаачышчэння практычна не пашкоджваюцца.
Метал
At present, the self-cleaning behavior of wall panel materials is highly concerned, and this self-cleaning behavior can usually be achieved by constructing hydrophobic surfaces. Liu Changyang et al. uniformly deposited a layer of calcium carbonate film about 20 microns thick on the surface of magnesium neodymium alloy, improving the corrosion resistance of the alloy in simulated concrete pore fluids containing chloride ions. The use of perfluorodecyltriethoxysilane for chemical modification of coated samples can enhance their self-cleaning ability.
У цяперашні час ёсць выпадкі прымянення функцыянальных пакрыццяў з карбанату кальцыя ў многіх галінах, такіх як упакоўка, посуд, будаўнічыя матэрыялы, экалагічна чыстыя матэрыялы, тэкстыль, пакрыцця, фармацэўтычныя прэпараты і г.д. З ростам попыту на зніжэнне выдаткаў і павышэнне эфектыўнасці на прадпрыемствах, прымяненне карбанату кальцыя функцыянальных пакрыццяў будзе набываць усё большае распаўсюджванне ў будучыні, і тэхналогія нанясення будзе паступова саспець.