极端顶点法制备碳酸钙超疏水涂层
Preparationof Calcium Carbonate Superhydrophobic Coatingsby Extreme Eertex Method
  
DOI:10.12119/j.yhyj.202402003
中文关键词:  碳酸钙晶须  苯丙乳液  超疏水  涂层  极端顶点法
英文关键词:Calciumcarbonatewhiskers  Styrene-acrylicemulsion  Superhydrophobicity  Coating  Extreme vertexmethod
基金项目:青海省科技厅项目( 2019-ZJ-7029)
作者单位E-mail
程远 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁 810008
青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心青海西宁 810008
中国科学院大学北京 100049 
c_chengyuan@126.com 
吴鹏 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁 810008
青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心青海西宁 810008
中国科学院大学北京 100049 
 
刘鑫 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁 810008
青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心青海西宁 810008 
 
乃学瑛 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁 810008
青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心青海西宁 810008 
 
董亚萍 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室青海西宁 810008
青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心青海西宁 810008 
 
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中文摘要:
      目前,超疏水涂层存在着制备成本高、工艺复杂和环境污染等问题,阻碍了其工程化应用进程。文章以 CaCO3晶须及其纳米粒子为填料,水性苯丙乳液为粘结剂,以及硬脂酸锌为疏水改性剂制备超疏水涂层。首先采用油酸对 CaCO3晶须及其纳米粒子进行表面改性,然后基于极端顶点设计将改性后的 CaCO3晶须、改性后的纳米 CaCO3、苯丙乳液和硬脂酸锌为混合分量进行混料实验,以涂层接触角为响应变量建立回归模型,分析混合分量对接触角的影响。结果表明:采用不同形貌的 CaCO3粉体复合苯丙乳液可制备出超疏水涂层,在纳米 CaCO3与硬脂酸锌混合分量较高, CaCO3晶须混合分量较低以及苯丙乳液适中的区域,接触角可达 153.5°。通过表面形貌分析,涂层的黏附性与其表面的孔洞有关,而较高的纳米 CaCO3混合分量可降低涂层表面粗糙度,促进其超疏水性能。
英文摘要:
      Large-scale engineering applications of superhydrophobic coatings have been restricted greatly owing to the high preparation cost,complex process and environmental pollution nowadays. In this work, CaCO3whiskers and nanoparticles,water soluble styrene-acrylate emulsion,and zinc stearate were used to prepare superhydrophobic coatings,and CaCO3 whiskers and nanoparticles were used as fillers,water soluble styrene-acrylate emulsion was used as binder,and zinc stearate was used as binder hydrophobic modifier.Firstly,CaCO3whiskerandnanoparticlesweresurfacemodified.Then,superhydrophobiccoatings can be fabricated based on extreme vertex design with modified CaCO3 whisker and nanoparticles,water solublestyrene-acrylicemulsion,andzincstearateastherawmaterials.Andregressionmodelwasestablished to investigate the relationshipbetween factor level and the contact angle.The results show thatthe superhy-drophobic coatings can be prepared by using CaCO3 powders with different morphologies combined with styrene-acrylicemulsion.Intheregion wherethemixturefraction ofnano-CaCO3and zincstearate aremore andthemixturefractionofCaCO3whiskerareless,andthestyrene-acrylicemulsionismoderate,thecontact angle can reach up to 153.5°. Importantly,the adhesion of the coating was related to the pores on surface based on surface topography analysis. Moreover,results illustrated the surface roughness can be reduced and the superhydrophobicitycanbepromotedwithincreasing the content of CaCO3nanoparticles.
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