中國粉體網(wǎng)訊 超疏水表面因其具有特殊的性能,，在防水、防霧,、自清潔,、抗腐蝕、防覆冰和流動減阻等諸多領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景,，但如何量產(chǎn)低成本,、低毒性、易涂覆且耐久性良好的超疏水涂層仍頗具挑戰(zhàn)性。
在自然界中,，存在大量機械性能優(yōu)越且成分簡單的碳酸鈣基材料,，引起了科學(xué)家的廣泛興趣�,；趯μ妓徕}成核和生長機理的深入研究,，現(xiàn)已實現(xiàn)生物礦化的調(diào)控，這在防污,、抗垢,、自清潔以及油水分離等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
固體顆粒接觸角與疏水性的密切關(guān)系
大量研究表明,，低表面能和粗糙結(jié)構(gòu)是影響超疏水性能的最主要的影響因素,，而這些一直都是碳酸鈣改性技術(shù)主要的研究內(nèi)容。簡單來講,，碳酸鈣的改性方向就是降低表面能，保持分散性,；增大接觸角,，保障疏水性。
什么樣的碳酸鈣更適用于功能性涂層,？如何改性,？實際效果如何？
古衛(wèi)樂等合成了兩種不同晶型的碳酸鈣粉體,，進而與低表面能聚二甲基硅氧烷（PDMS）共混,，噴涂得到超疏水涂層，并對其自清潔能力和耐沖擊性進行了測試,。實驗表明,，當(dāng)硬脂酸鈉（NaSt）、油酸鈉（NaOL）表面活性劑用量為5%時,，碳酸鈣改性效果最好,，疏水性最佳，由5%硬脂酸鈉改性的文石型碳酸鈣接觸角為127.5°,，由5%油酸鈉改性的方解石型碳酸鈣接觸角為115.4°,。進一步研究了不同晶型碳酸鈣的用量對涂層疏水性能的影響，其中方解石型和文石型碳酸鈣涂層接觸角分別為151.4°和153.2°,。最后研究了超疏水涂層的自清潔及耐沖擊性能,。結(jié)果顯示，經(jīng)過500mL的水滴沖擊試驗后,，兩種晶型碳酸鈣超疏水涂層接觸角仍保持在140°以上,，保持著優(yōu)異的疏水性。
程遠等采用碳酸鈣晶須（CCWs）和納米碳酸鈣（CCNPs）為填料，通過粉體表面改性,、涂料配比優(yōu)化,、借鑒涂料施工工藝中“底漆-面漆”和打磨拋光的方法制備了超疏水涂層。研究表明,，當(dāng)循環(huán)摩擦15次時,，涂層的接觸角可達153.88°，滾動角達9.20°,，涂層具有良好的自清潔性能和可人工修復(fù)功能,。
碳酸鈣功能涂層可以在哪些基材表面應(yīng)用？
纖維
基于聚酰胺廢棄纖維的濕法涂層技術(shù)是目前制備商標織帶等涂層紡織品的主要手段,，也是聚酰胺纖維物理回收利用的重要方式,，具有生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性能優(yōu)良等特點,。碳酸鈣是一種廉價,、無毒無害的無機粉末，作為填料被廣泛用于聚酰胺廢棄纖維的濕法涂層技術(shù),，可增加商標織帶表面涂層的厚度,、白度及強度。
雷鵬飛等采用油酸原位合成的方法制取涂層用填充劑碳酸鈣,，將其應(yīng)用于聚酰胺濕法涂層中,，涂層膜的接觸角下降了8.29°，涂層織物的墨跡長度減小了10.42mm,，涂層織物的pH值下降至7.27,，吸墨性改善，pH值更符合紡織品安全標準,。
蔣繼康等采用合成改性劑DOPO接枝改性碳酸鈣,，在聚酰胺涂層中實現(xiàn)了均勻的分散，涂層孔洞結(jié)構(gòu)清晰,、蓬松,；涂層織物在潮濕環(huán)境下pH為7.02，符合環(huán)保要求,，吸墨時間為89s,，墨跡長度為53.4mm，打印條碼清晰無斷裂,，評級達到A級,。
陳智杰等采用含硅磷阻燃成分的偶聯(lián)改性劑對碳酸鈣進行表面接枝改性以提升分散性并賦予其阻燃功能，并成功在織物上構(gòu)建表面光滑平整的多孔,、薄型聚酰胺涂層,。研究表明,，改性碳酸鈣具有良好的親油性，其所制聚酰胺6涂層織物擁有較好的阻燃效果,。
混凝土
表面涂層技術(shù)是一種提高混凝土耐久性的有效措施,，具有防水、防覆冰和自清潔性能的超疏水涂層是目前的研究熱點之一,。
徐華鳳等利用聚多巴胺在混凝土表面誘導(dǎo)碳酸鈣礦化并將銀離子原位還原為納米銀,，用以構(gòu)建微納復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)，通過低表面能硅烷對其進行疏水改性,，得到了功能化的碳酸鈣仿生超疏水涂層,。結(jié)果表明，在普通環(huán)境和模擬海水環(huán)境中,，復(fù)合涂層樣品的體積吸水率相對于未處理樣品分別下降了90.3%,、93.44%，表現(xiàn)出良好的防水,、抗?jié)B透性能,。復(fù)合涂層樣品在砂紙表面反復(fù)摩擦5米等效距離后，涂層的接觸角仍大于140°,，其下降幅度僅為6.87%,，表現(xiàn)出良好的耐磨性能。
為了提升戶外砂巖建筑的防腐耐污性,，文亞萍等通過液相反應(yīng)合成了以碳酸鈣為基底材料，脂肪酸作為疏水改性材料的碳酸鈣基-脂肪酸改性涂層,。研究表明,，十八酸改性的球霰石碳酸鈣平均晶粒尺寸較大（31nm），砂巖表面粗糙度變化大,，疏水角可達119°,，耐污等級為5級，吸水率僅為1.0%,，對比未改性涂層處理砂巖樣品,，有效的提高了砂巖表面耐污性。
玻璃
袁志清等開發(fā)了一種簡單易行的制備聚二甲基硅氧烷（PDMS）/CaCO的方法3基于超疏水涂層,。獲得的涂層可以應(yīng)用于不同的基材,，如牛皮紙、載玻片和銅板,。涂層涂裝到玻璃基板上并在常溫條件下干燥后,，涂層表面的接觸角可達160°，滑動角度小于3°,。剪切試驗表明,，超疏水性P3涂層具有很高的抗機械剪切性和粘附性，可以獲得穩(wěn)定的超疏水表面。戶外實驗表明,，將硅酮樹脂與硬脂酸改性后的碳酸鈣制備成自清潔涂料,，可以保留玻璃板85%以上的透明度，接觸角達到110°左右,，防霧性能也良好,，暴露在戶外4個月，自清潔性基本上沒有被破壞,。
金屬
目前,，墻板材料的自清潔行為非常受人關(guān)注，這種自潔行為通�,？梢酝ㄟ^構(gòu)建疏水表面來實現(xiàn),。劉昌洋等將鎂釹合金表面均勻沉積了一層約20微米厚的碳酸鈣膜，提高了合金在含氯離子的模擬混凝土孔隙液中的耐蝕性,。采用全氟癸基三乙氧基硅烷對覆膜樣品進行化學(xué)改性,，可使其具備自清潔能力。
結(jié)語
目前,，在包裝,、餐具、建材,、環(huán)保材料,、紡織品、涂料,、藥品等眾多領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了碳酸鈣功能涂層的應(yīng)用案例,。隨著企業(yè)降本增效需求日益迫切，今后碳酸鈣功能性涂層的應(yīng)用必將越來越廣泛,，應(yīng)用技術(shù)也將逐步成熟,。
參考文獻
古衛(wèi)樂，等：碳酸鈣原位表面改性過程晶型調(diào)控及在超疏水涂層中應(yīng)用研究,，湖北大學(xué)
于少康,，等：無機礦物碳酸鈣的仿生礦化調(diào)控及其應(yīng)用研究，燕山大學(xué)
程遠,，等：碳酸鈣晶須復(fù)合納米粒子制備超疏水涂層,，中國科學(xué)院大學(xué)
徐華鳳，等：濱�,；炷帘砻婀δ芑牡V化復(fù)合涂層及耐久性研究,，青島理工大學(xué)
文亞萍，等：砂巖保護材料碳酸鈣的制備及其改性研究,，云南大學(xué)
袁志清,，等：聚二甲基硅氧烷（PDMS）/CaCO的制備3基于超疏水涂層,，湖南工業(yè)大學(xué)
雷鵬飛，等：油酸原位合成碳酸鈣及其在聚酰胺濕法涂層中的應(yīng)用,，浙江理工大學(xué)
蔣繼康,，等：DOPO-Si改性碳酸鈣的合成及其在聚酰胺濕法涂層中的應(yīng)用，浙江理工大學(xué)
陳智杰,，等：硅磷改性碳酸鈣的合成及其在聚酰胺涂層中應(yīng)用
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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