Application de l’acide stéarique dans la modification de surface du carbonate de calcium nanométrique
Il existe deux défauts majeurs dans l’application du nano-carbonate de calcium aux milieux organiques : l’un est que le nano-carbonate de calcium est un matériau inorganique avec une surface hydrophile et oléophobe. Il a une faible dispersion dans les polymères et une faible affinité avec les organismes. Il est facile de former des agglomérats a, entraînant une dégradation des performances du matériau ; Deuxièmement, le carbonate de nano-calcium a une petite taille de particule, un grand nombre d’atomes de surface, une grande énergie de surface, une forte interaction entre les particules, ce qui forme facilement une agglomération de poudre de nano-carbonate de calcium. Au fur et à mesure que la quantité de carbonate de nano-calcium utilisée augmente, ces défauts deviennent plus évidents, un remplissage excessif rendra le matériau inutilisable.
L’acide stéarique est un acide gras saturé commun à longue chaîne carbonée. Il a à la fois l’extrémité lipophile de la longue chaîne carbonée et l’extrémité hydrophile du groupe carboxyle. La surface du nano carbonate de calcium est hydrophile, donc l’acide stéarique est enduit sur le nano, la surface du carbonate de calcium peut grandement améliorer sa lipophilie. Lorsqu’il est rempli de caoutchouc, de plastique, d’encres avancées, sa grande surface spécifique et son énergie de surface spécifique élevée sont bénéfiques pour la relation entre les particules de carbonate de calcium et les molécules de polymère organique. Le lien fort entre eux peut rendre la surface du produit brillante et avoir d’excellentes performances.
1. Le mécanisme du revêtement d’acide stéarique modifié en carbonate de calcium nanométrique
Ces dernières années, des études sur le revêtement et la modification du carbonate de calcium nanométrique avec de l’acide stéarique ont également émergé sans cesse.
Chen Yijian et al. ont exploré le processus de formation de cristaux de carbonate de calcium monocouche d’acide stéarique (AS) à l’interface air-eau. En utilisant un microscope électronique et un microscope à angle de Brewster in situ pour les tests et la caractérisation, il a été observé que sous la monocouche d’acide stéarique, les cristaux de carbonate de calcium finaux étaient formés par un précurseur de particules plutôt que directement dérivés de la solvatation. ion. La microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie électronique à transmission (MET) montrent que les particules précurseurs sont des sphères uniformes de carbonate de calcium amorphe d’un diamètre inférieur à 100 nm. L’expérience consiste à produire du carbonate de calcium par réaction de Ca(OH)2 et de CO2. Le carbonate de calcium amorphe est produit au début de la minéralisation et il existe de manière stable pendant au moins 0,5 h. Au fur et à mesure que la quantité augmente, le carbonate de calcium amorphe s’agrège pour former du carbonate de calcium en phase calcite.
Xuetao Shi et al. utilisé de l’acide stéarique commercial pour enrober du carbonate de calcium précipité dans des conditions de phase aqueuse, la teneur en acide stéarique dans le carbonate de calcium enrobé était de 3 % à 13,5 %. L’analyse par infrarouge de Fourier (FTIR), thermogravimétrique (TG) et calorimétrie différentielle à balayage (DSC) a montré qu’il n’y a pas d’acide stéarique libre à la surface du carbonate de calcium, seulement du stéarate de calcium. Il s’avère que le stéarate de calcium formé est partiellement adsorbé chimiquement et partiellement adsorbé physiquement sur la surface de la couche de revêtement, et peut résoudre le problème selon lequel le carbonate de calcium ne peut pas être entièrement revêtu sur la surface dans des conditions de phase aqueuse. La quantité maximale de revêtement est de 3,25%.
2. L’effet des acides gras à longue chaîne sur le carbonate de calcium
Les acides gras à longue chaîne ont également un effet important sur la formation de carbonate de calcium.
Jiuxin Jiang et al. ajouté divers acides gras à longue chaîne – acide laurique (acide laurique), acide palmitique (acide hexadécanoïque) et acide stéarique (acide octadécanoïque) tout en insufflant du dioxyde de carbone dans la suspension d’hydroxyde de calcium. Acide) pour explorer la formation de carbonate de calcium. Il a été constaté que l’ajout d’acides gras à longue chaîne n’affectait pas la forme cristalline du carbonate de calcium, mais affectait la morphologie des particules de carbonate de calcium produites. Lorsque de l’acide laurique est ajouté, la dispersibilité des particules de carbonate de calcium est grandement améliorée ; lorsqu’une grande quantité d’acide palmitique et d’acide stéarique est ajoutée, une structure de type microbâtonnet et une structure de type fuseau sont formées. L’auteur propose que lors de la réaction de carbonisation de l’hydroxyde de calcium et du dioxyde de carbone, d’une part, la longueur de la chaîne carbonée affecte la forme des micelles formées par la suspension d’hydroxyde de calcium, d’autre part, le mode de contact entre les micelles détermine la formation finale. La morphologie du carbonate de calcium.
Hao Wang et al. ont étudié les effets des agents de nettoyage tels que les polymères, les acides gras, les savons liquides sur la cristallisation, la nucléation et la sédimentation du carbonate de calcium actif sur les surfaces dures (telles que les surfaces en acier inoxydable et en silicium). Ainsi, sur le même principe, il est indiqué comment le lave-vaisselle peut mieux éliminer les taches d’huile pendant le processus de nettoyage avec un détergent
3. Application de nano carbonate de calcium actif
Le nanocarbonate de calcium modifié par l’acide stéarique a une influence importante en tant que charge pour les polymères organiques tels que la résine de silicone et le polypropylène.
Satyendra Mishra et al. ont étudié l’effet du nanocarbonate de calcium modifié par l’acide stéarique sur les propriétés des composites de résine de silicone. En présence de dodécyl sulfonate de sodium, ils ont utilisé une certaine concentration de CaCl2 et de NH4HCO3 pour réagir, filtré et séché pour obtenir une poudre de nano carbonate de calcium. Ensuite, en présence de toluène, une certaine quantité d’acide stéarique et de carbonate de nano-calcium ont été agités et mélangés pour obtenir du carbonate de nano-calcium modifié en surface avec différentes concentrations d’acide stéarique, puis ajoutés à la résine de silicone comme charge pour améliorer ses performances. et obtenir du carbonate de nano-calcium modifié. Matériaux composites, les résultats montrent que par rapport au carbonate de nano-calcium non modifié et au carbonate de calcium commercial, le carbonate de nano-calcium modifié en surface peut grandement améliorer la résistance à la traction, l’allongement, la résistance à l’usure et l’ignifugation du matériau composite. La modification de surface peut également produire une forte adhérence, ce qui rend la chaîne polymère plus solide et améliore la stabilité thermique du polymère. Sur la base de la résistance et de la ténacité élevées de ces nanocomposites, ils peuvent être utilisés dans des connecteurs de câbles, des appareils de commutation électriques et d’éclairage également de grande valeur dans le domaine aérospatial.
Mahdi Rahmani et al. ont étudié les propriétés de dispersion du carbonate de nano-calcium enrobé d’acide stéarique pour matrice en polypropylène. Le TGA a été utilisé pour analyser la teneur en acide stéarique à la surface du carbonate de calcium après le revêtement réel, et la microscopie électronique à balayage à émission de champ a été utilisée pour observer les performances de dispersion de l’échantillon dans l’organisme après un nanomètre revêtu d’acide stéarique monocouche et multicouche carbonate de calcium. Les résultats montrent que le nanocarbonate de calcium modifié avec de l’acide stéarique est chargé dans l’organisme polypropylène et peut être bien dispersé, ce qui réduit l’interaction entre les particules et l’adhésion entre les polymères. Après modification de surface de l’acide stéarique, le nano carbonate de calcium élimine son hydrophilie et augmente considérablement la compatibilité avec la matrice polymère.
En tant qu’acide gras à longue chaîne commun, l’acide stéarique est bon marché et a un large éventail d’utilisations et peut bien modifier le carbonate de nano-calcium. En tant que charge bon marché et facile à obtenir, le nanocarbonate de calcium activé modifié par l’acide stéarique peut être bien dispersé dans de nombreux organismes et peut améliorer les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction, l’allongement, la résistance à l’abrasion et le caractère ignifuge de l’organisme et thermodynamique propriétés, donc le choix de l’acide stéarique pour modifier le carbonate de calcium nanométrique a une bonne valeur de recherche et d’application.
Source : Zhou Wei. Modification de surface de carbonate de calcium nanométrique et préparation de carbonate de strontium granulaire de riz creux et de carbonate de baryum à fibres creuses [D].
Université de technologie de Chine du Sud, 2018.