초소수성 표면은 고유한 특성으로 인해 방수, 김서림 방지, 자가 세척, 내식성, 결빙 방지, 흐름 저항 감소 등 다양한 분야에서 폭넓게 응용됩니다. 그럼에도 불구하고, 저비용, 저독성, 적용 용이성, 내구성이 뛰어난 초소수성 코팅을 대량 생산하는 것은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다.
자연에는 과학자들 사이에서 광범위한 관심을 불러일으키는 뛰어난 기계적 특성과 간단한 구성 요소를 갖춘 수많은 탄산칼슘 재료가 있습니다. 탄산칼슘의 핵생성 및 성장 메커니즘에 대한 심층적인 연구를 바탕으로 생물광물화의 조절이 달성되었으며, 이는 오염 방지, 스케일 방지, 자가 세척, 유수 분리 등의 분야에서 폭넓게 응용될 수 있습니다.
수많은 연구를 통해 낮은 표면에너지와 거친 구조가 초소수성에 영향을 미치는 주요 요인이라는 사실이 밝혀졌으며, 이는 항상 탄산칼슘 개질 기술의 주요 연구 주제였습니다. 간단히 말하면, 탄산칼슘의 개질방향은 표면에너지를 줄이고 분산성을 유지하면서 접촉각을 높여 소수성을 확보하는 방향이다.
기능성 코팅에는 어떤 종류의 탄산칼슘이 더 적합합니까? 어떻게 수정할 수 있나요? 실제 결과는 무엇입니까?
Gu Weileet al. 두 가지 다른 결정 형태의 탄산칼슘 분말을 합성한 다음 이를 낮은 표면 에너지 폴리디메틸실록산(PDMS)과 혼합하여 초소수성 코팅을 코팅했습니다. 자체 청소 능력과 충격 저항성 테스트를 거쳤습니다. 실험에 따르면 스테아르산나트륨(NaSt) 및 올레산나트륨(NaOL) 계면활성제의 투여량이 5%일 때 탄산칼슘의 개질 효과와 소수성이 가장 좋습니다. 5% 스테아르산나트륨으로 개질된 아라고나이트형 탄산칼슘의 접촉각은 127.5°이고, 5% 올레산나트륨으로 개질된 방해석형 탄산칼슘의 접촉각은 115.4°이다. 방해석 및 아라고나이트 유형 탄산칼슘 코팅에 대해 각각 접촉각이 151.4° 및 153.2°인 코팅의 소수성에 다양한 양의 결정질 탄산칼슘이 미치는 영향에 대한 추가 연구가 수행되었습니다. 마지막으로, 초소수성 코팅의 자가 세척 및 충격 저항 특성을 평가했습니다. 그 결과, 500mL 물방울 충격 테스트 이후 두 개의 결정질 탄산칼슘 초소수성 코팅의 접촉각이 140° 이상으로 유지되어 탁월한 소수성을 유지하는 것으로 나타났습니다.
Cheng Yuan과 그의 팀은 탄산칼슘 휘스커(CCW)와 나노 탄산칼슘(CCNP)을 필러로 사용하여 분말 표면 개질, 코팅 비율 최적화, "프라이머 탑코트" 참조 및 코팅 구성 기술의 연마 방법을 통해 초소수성 코팅을 준비했습니다. . 연구에 따르면 15주기 마찰을 가했을 때 코팅의 접촉각은 153.88°에 도달하고 롤링 각도는 9.20°에 도달할 수 있는 것으로 나타났습니다. 코팅은 자가 세척 능력이 뛰어나고 쉽게 수리할 수 있습니다.
탄산칼슘 기능성 코팅은 어떤 기질에 적용될 수 있습니까?
섬유
폐 폴리아미드 섬유를 활용한 습식 코팅 기술은 상표 직조 테이프와 같은 코팅 직물을 제조하는 주요 방법이자 폴리아미드 섬유의 물리적 재활용을 위한 중요한 방법이기도 합니다. 생산 비용이 저렴하고 제품 성능이 우수합니다. 탄산칼슘은 폴리아미드 폐섬유의 습식 코팅 기술에서 필러로 일반적으로 사용되는 값싸고 무독성이며 무해한 무기 분말로, 상표 직조 테이프의 표면 코팅의 두께, 백색도 및 강도를 향상시킬 수 있습니다.
Lei Pengfeiet al. 폴리아미드 습식 코팅용 탄산칼슘 코팅 충전재를 제조하기 위해 올레산 현장 합성법을 사용했습니다. 코팅막의 접촉각은 8.29° 감소하였고, 코팅된 원단의 잉크 길이는 10.42mm 감소하였으며, 코팅된 원단의 pH 값은 7.27로 감소하였다. 잉크 흡수가 향상되었고 pH 값이 섬유 안전 표준에 더 부합했습니다.
Jiang Jikanget al. 합성 개질제 DOPO를 사용하여 개질된 탄산칼슘을 접목하여 투명하고 푹신한 코팅 기공 구조를 갖춘 폴리아미드 코팅에 균일한 분산을 달성했습니다. 습한 환경에서 코팅된 직물의 pH는 7.02로 환경 요구 사항을 충족합니다. 잉크 흡수 시간은 89초, 잉크 길이는 53.4mm, 인쇄된 바코드는 선명하고 깨지지 않았으며 등급은 A급에 도달했습니다.
Chen Zhijieet al. 커플링 개질제에 규소인 난연 성분을 사용하여 원단에 매끄럽고 편평하며 다공성이며 얇은 폴리아미드 코팅을 구성하여 분산성을 높이고 난연 기능을 부여합니다. 연구에 따르면 변형된 탄산칼슘은 친유성이 좋으며 폴리아미드 6 코팅 직물은 난연성 효과가 좋은 것으로 나타났습니다.
콘크리트
표면 코팅 기술은 콘크리트의 내구성을 향상시키는 효과적인 방법이며, 방수, 결빙 방지 및 자체 세척 특성을 갖춘 초소수성 코팅은 현재 연구 핫스팟 중 하나입니다.
Xu Huafenget al. 마이크로 나노복합체 거친 구조를 구축하기 위해 폴리도파민을 사용하여 콘크리트 표면에 탄산칼슘 광물화를 유도하고 은 이온을 나노 은으로 환원시킵니다. 그들은 기능화된 탄산칼슘 생체 모방 초소수성 코팅을 얻기 위해 낮은 표면 에너지 실란으로 소수성으로 변형했습니다. 결과는 일반 해수 환경과 시뮬레이션된 해수 환경 모두에서 복합 코팅 샘플의 수분 흡수량이 처리되지 않은 샘플에 비해 각각 90.3% 및 93.44% 감소하여 우수한 방수 및 불투수 특성을 입증하는 것으로 나타났습니다. 5m의 등가 거리에 대해 사포 표면에서 복합 코팅 샘플을 반복적으로 마찰시킨 후에도 코팅의 접촉각은 여전히 140°보다 크고 6.87%만 감소하여 우수한 내마모성을 나타냅니다.
옥외 사암 건물의 부식 방지 및 오염 저항성을 향상시키기 위해 Wen Yaping et al. 탄산칼슘을 기재로 하고 지방산을 소수성 개질물질로 사용하여 액상반응을 통해 탄산칼슘 기반의 지방산 개질 코팅제를 합성하였다. 연구에 따르면 옥타데칸산 변형 바테라이트 탄산칼슘의 평균 입자 크기는 상대적으로 크고(31nm) 사암의 표면 거칠기는 크게 다릅니다. 소수성 각도는 119°에 도달할 수 있고 오염 저항 수준은 5이며 수분 흡수율은 1.0%에 불과합니다. 수정되지 않은 코팅 처리된 사암 샘플과 비교하여 사암의 표면 오염 저항성을 효과적으로 향상시킵니다.
유리
Yuan Zhiqing et al. 초소수성 코팅을 기반으로 폴리디메틸실록산(PDMS)/CaCO3을 제조하는 간단하고 실행 가능한 방법을 개발했습니다. 얻은 코팅은 크라프트지, 유리 슬라이드 및 구리판과 같은 다양한 기판에 적용될 수 있습니다. 유리 기판에 코팅하고 상온에서 건조시킨 후 코팅 표면의 접촉각은 160°에 도달할 수 있고 슬라이딩 각도는 3° 미만입니다. 전단 테스트를 통해 초소수성 P3 코팅은 기계적 전단 저항과 접착력이 높고 안정적인 초소수성 표면을 얻을 수 있음을 보여줍니다. 야외 실험에 따르면 실리콘 수지와 스테아르산으로 개질된 탄산칼슘을 사용하여 자체 세척 코팅을 제조하면 유리 패널의 투명도를 85% 이상 유지할 수 있으며 접촉각은 약 110°이고 김서림 방지 성능이 우수합니다. 4개월 동안 옥외에 노출된 후에도 기본적으로 자가세정 성능은 손상되지 않습니다.
금속
현재 벽 패널 재료의 자가 세척 거동은 매우 중요하며 이러한 자가 세척 거동은 일반적으로 소수성 표면을 구성하여 달성할 수 있습니다. Liu Changyanget al. 마그네슘 네오디뮴 합금의 표면에 약 20 마이크론 두께의 탄산칼슘 필름 층을 균일하게 증착하여 염화물 이온이 포함된 모의 콘크리트 기공 유체에서 합금의 내식성을 향상시킵니다. 코팅된 샘플의 화학적 변형을 위해 퍼플루오로데실트리에톡시실란을 사용하면 자체 세척 능력을 향상시킬 수 있습니다.
현재 포장, 식기, 건축자재, 친환경자재, 섬유, 도료, 의약품 등 다양한 분야에 탄산칼슘 기능성 코팅제를 적용한 사례가 있습니다. 기업의 비용 절감 및 효율성 향상에 대한 요구가 증가함에 따라, 탄산칼슘 기능성 코팅의 응용은 앞으로 점점 더 널리 퍼질 것이며 응용 기술은 점차 성숙해질 것입니다.
