Благодаря своим уникальным свойствам супергидрофобные поверхности имеют широкий спектр применения в различных областях, таких как гидроизоляция, защита от запотевания, самоочищение, коррозионная стойкость, защита от обледенения и снижение сопротивления течению. Тем не менее, массовое производство недорогих, малотоксичных, простых в нанесении и долговечных супергидрофобных покрытий остается проблемой.
В природе существует огромное количество материалов из карбоната кальция с превосходными механическими свойствами и простыми компонентами, которые вызвали широкий интерес среди ученых. На основе углубленных исследований механизмов зарождения и роста карбоната кальция было достигнуто регулирование биоминерализации, которое имеет широкое применение в таких областях, как защита от обрастания, накипи, самоочистка и разделение масла и воды.
Многочисленные исследования показали, что низкая поверхностная энергия и шероховатая структура являются основными факторами, влияющими на супергидрофобность, и они всегда были основными темами исследований в технологии модификации карбоната кальция. Проще говоря, направление модификации карбоната кальция заключается в уменьшении поверхностной энергии и сохранении диспергируемости при одновременном увеличении угла смачивания для обеспечения гидрофобности.
Какой тип карбоната кальция больше подходит для функциональных покрытий? Как я могу его изменить? Каков фактический результат?
Гу Вейле и др. синтезировали две различные кристаллические формы порошка карбоната кальция, которые затем были смешаны с полидиметилсилоксаном (ПДМС) с низкой поверхностной энергией для покрытия супергидрофобного покрытия. Они были протестированы на способность к самоочистке и ударопрочность. Эксперименты показали, что при дозировке поверхностно-активных веществ стеарата натрия (NaSt) и олеата натрия (NaOL) 5% эффект модификации и гидрофобность карбоната кальция являются наилучшими. Угол смачивания карбоната кальция арагонитового типа, модифицированного стеаратом натрия 51ТП3Т, составляет 127,5°, а угол смачивания карбоната кальция кальцитового типа, модифицированного олеатом натрия 51ТП3Т, составляет 115,4°. Дальнейшие исследования были проведены по влиянию различных количеств кристаллического карбоната кальция на гидрофобность покрытий, с углами смачивания 151,4° и 153,2° для покрытий из карбоната кальция кальцитового и арагонитового типа соответственно. Наконец, были оценены свойства самоочищения и ударопрочности супергидрофобных покрытий. Результаты показали, что после испытания на удар капель воды объемом 500 мл угол контакта двух супергидрофобных покрытий из кристаллического карбоната кальция оставался выше 140 °, сохраняя превосходную гидрофобность.
Ченг Юань и его команда использовали усы карбоната кальция (CCW) и нанокарбонат кальция (CCNP) в качестве наполнителей для приготовления супергидрофобных покрытий путем модификации поверхности порошка, оптимизации соотношения покрытия, использования «грунтовочного верхнего покрытия» и методов полировки в технологии создания покрытий. . Исследования показали, что при 15 циклах трения угол контакта покрытия может достигать 153,88°, а угол качения - 9,20°. Покрытие обладает отличными самоочищающимися способностями и легко поддается ремонту.
На какие основания можно наносить функциональные покрытия из карбоната кальция?
Волокно
Технология мокрого покрытия с использованием отходов полиамидных волокон является основным методом подготовки текстильных изделий с покрытием, таких как тканые ленты торговых марок, а также важным способом физической переработки полиамидных волокон. Он имеет низкие производственные затраты и отличные характеристики продукта. Карбонат кальция представляет собой дешевый, нетоксичный и безвредный неорганический порошок, обычно используемый в качестве наполнителя в технологии мокрого покрытия отходов полиамидных волокон, который может повысить толщину, белизну и прочность поверхностного покрытия тканых лент торговых марок.
Лэй Пэнфэй и др. использовали метод синтеза олеиновой кислоты in-situ для приготовления наполнителя покрытия из карбоната кальция для полиамидного мокрого покрытия. Угол контакта пленки покрытия уменьшился на 8,29°, длина чернил ткани с покрытием уменьшилась на 10,42 мм, а значение pH ткани с покрытием снизилось до 7,27. Впитывание чернил улучшилось, а значение pH стало более соответствовать стандартам безопасности текстиля.
Цзян Цзикан и др. использовали синтетический модификатор ДОФО для прививки модифицированного карбоната кальция, добившись равномерной дисперсии в полиамидных покрытиях с прозрачной и рыхлой структурой пор. pH ткани с покрытием во влажной среде составляет 7,02, что соответствует экологическим требованиям. Время впитывания чернил составляет 89 секунд, длина чернил — 53,4 мм, напечатанный штрих-код четкий и без повреждений, а рейтинг достигает уровня А.
Чэнь Чжицзе и др. использовали кремний-фосфорные огнестойкие компоненты в модификаторах сцепления для улучшения дисперсии и придания ей огнезащитных свойств за счет создания гладкого и плоского, пористого и тонкого полиамидного покрытия на ткани. Исследования показали, что модифицированный карбонат кальция обладает хорошей липофильностью, а ткань с покрытием из полиамида 6 обладает хорошим огнезащитным эффектом.
Конкретный
Технология поверхностного покрытия является эффективной мерой повышения долговечности бетона, а супергидрофобные покрытия с водонепроницаемыми, противообледенительными и самоочищающимися свойствами в настоящее время являются одной из горячих точек исследований.
Сюй Хуафэн и др. использовали полидофамин, чтобы вызвать минерализацию карбоната кальция на поверхности бетона и восстановить ионы серебра in situ до наносеребра, чтобы построить микронанокомпозитные шероховатые структуры. Они гидрофобно модифицировали их силаном с низкой поверхностной энергией для получения функционализированных биомиметических супергидрофобных покрытий из карбоната кальция. Результаты показали, что как в нормальной, так и в моделируемой морской среде объем водопоглощения образцов композитного покрытия уменьшился на 90,3% и 93,44% по сравнению с необработанными образцами соответственно, демонстрируя хорошие водонепроницаемые и непроницаемые свойства. После многократного трения образца композиционного покрытия о поверхность наждачной бумаги на эквивалентном расстоянии 5 метров угол контакта покрытия по-прежнему превышает 140°, с уменьшением всего на 6,871ТР3Т, демонстрируя хорошую износостойкость.
Чтобы улучшить устойчивость зданий из песчаника к коррозии и загрязнению, Wen Yaping et al. синтезировали покрытие на основе карбоната кальция, модифицированное жирными кислотами, используя карбонат кальция в качестве основного материала и жирные кислоты в качестве материалов гидрофобной модификации посредством жидкофазной реакции. Исследования показали, что средний размер зерен ватерита, карбоната кальция, модифицированного октадекановой кислотой, относительно велик (31 нм), а шероховатость поверхности песчаника сильно различается. Угол гидрофобности может достигать 119°, уровень устойчивости к загрязнению — 5, а степень водопоглощения — всего 1,0%. По сравнению с образцами песчаника, обработанными немодифицированным покрытием, он эффективно повышает устойчивость песчаника к поверхностному загрязнению.
Стекло
Юань Чжицин и др. разработали простой и осуществимый метод получения полидиметилсилоксана (ПДМС)/CaCO3 на основе супергидрофобных покрытий. Полученное покрытие можно наносить на различные подложки, такие как крафт-бумага, предметные стекла и медные пластины. После нанесения покрытия на стеклянную подложку и высыхания при комнатной температуре угол смачивания поверхности покрытия может достигать 160°, а угол скольжения - менее 3°. Испытание на сдвиг показывает, что супергидрофобное покрытие P3 обладает высокой устойчивостью к механическому сдвигу и адгезией и позволяет получить стабильную супергидрофобную поверхность. Эксперименты на открытом воздухе показали, что приготовление самоочищающихся покрытий с использованием силиконовой смолы и карбоната кальция, модифицированного стеариновой кислотой, может сохранять прозрачность стеклянных панелей более чем на 85%, с углом контакта около 110 ° и хорошими противотуманными характеристиками. После 4-месячного пребывания на открытом воздухе эффективность самоочистки практически не ухудшается.
Металл
В настоящее время вопрос самоочищения материалов стеновых панелей вызывает серьезную озабоченность, и такого самоочищения обычно можно достичь путем создания гидрофобных поверхностей. Лю Чангян и др. равномерно нанес слой пленки карбоната кальция толщиной около 20 микрон на поверхность магниево-неодимового сплава, улучшая коррозионную стойкость сплава в моделируемых поровых жидкостях бетона, содержащих ионы хлорида. Использование перфтордецилтриэтоксисилана для химической модификации образцов с покрытиями может повысить их способность к самоочищению.
В настоящее время функциональные покрытия из карбоната кальция применяются во многих областях, таких как упаковка, посуда, строительные материалы, экологически чистые материалы, текстиль, покрытия, фармацевтика и т. д. С ростом спроса на снижение затрат и повышение эффективности на предприятиях, Применение функциональных покрытий из карбоната кальция в будущем станет все более распространенным, и технология нанесения будет постепенно развиваться.
