Page 115 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 罗帅帅，等: 不同晶型 CaCO 3 表面改性及 CaCO 3 /PDMS 超疏水涂层的制备 ·1729·

同用量（以反应体系 CaCO 3 理论生成质量计，下同， 峰（JCPDS No.86-0174），且峰的相对强度有明显
2+
分别为 0、1%、3%、5%和 7%）改性剂 NaSt 或 NaOL， 差别，这是因为方解石（006）晶面上排列的是 Ca ，
通过油浴锅升温到 40 ℃，待改性剂充分溶解均匀 在合成 CaCO 3 的溶液体系中，NaSt 和 NaOL 的末端
–
后，采用双注法，通过滴液漏斗同时滴加 CaCl 2 、 基团以—COO 形式存在，形成带负电的极性区域。
Na 2 CO 3 水溶液到三口烧瓶中，搅拌下反应一定时间 Ca 在静电引力作用下，与—COO 有规则地结合起
2+
–
后，静置陈化 3 h，抽滤、洗涤得到 CaCO 3 样品， 来作为成核位点，诱导方解石（006）晶面的生长，
在 80 ℃下干燥 12 h 得到改性 CaCO 3 粉体。 溶液中改性剂用量越多，诱导生长过程越明显 [30] 。
超疏水涂层的制备：首先，将 1 g PDMS 和 0.1 g 从热力学上来看，方解石晶体（104）晶面(2θ=29 )
o
DOWSIL Sylgard184 灌封透明胶固化剂加入 5 g 正 是最稳定的，在无特殊外加剂和特殊环境下，自发
己烷中，磁力搅拌均匀后，分别加入 0、0.5、1.0、 生成的多为热力学最稳定的（104）晶面。
1.5 和 2.0 g 改性 CaCO 3 粉体（两种改性剂添加量均
为 5%），搅拌分散均匀后，得到 CaCO 3 /PDMS 混
合溶液。根据 CaCO 3 粉体加量的不同，以改性方解
石型 CaCO 3 粉体（NaOL 添加量为 5%）制备的方解
石型/PDMS 混合溶液标记为 A0（未加 CaCO 3 ）、
A1、A2、A3、A4；以改性文石型 CaCO 3 粉体（NaSt
添加量为 5%）制备的文石型/PDMS 混合溶液，标
记为 B0（未加 CaCO 3）、B1、B2、B3、B4。使用喷
嘴直径为 0.5 mm 的电动马克喷笔以 0.17 MPa 的压缩
空气，喷涂到 25 mm×75 mm×1 mm 的载玻片玻璃基
板上，在 25 ℃室温放置 48 h 干燥后，在玻璃基板
上可获得超疏水涂层（标记同上） [28] 。
1.3 测试表征
用 D8 A25 型 X 射线衍射仪（XRD，德国布鲁
克公司）表征样品的晶型结构；用 Sigma 500 型场
发射扫描电子显微镜（FSEM，德国 Ziess 公司）观
察材料的微观形貌；采用 OCA25 型接触角测量仪
（德国德飞公司）测量样品的接触角。
探究制备的超疏水涂层在户外玻璃的自清洁应
用。将涂有复合涂层的玻璃基板倾斜 45°，使用亚
甲基蓝（MB）粉末模拟污染物，滴液漏斗模拟雨滴
冲击的方式进行自清洁能力测试 [29] 。涂层稳定性能

采用水流冲击模拟下雨的方式进行测定，水流高度 a、b—方解石型；c、d—文石型
设定为 1 m，水流收尾速度经转子流量器测得约为 图 1 NaSt 和 NaOL 改性 CaCO 3 的 XRD 谱图
5 m/s，中部水流直径维持在 3 mm 左右。 Fig. 1 XRD patterns of CaCO 3 modified by NaSt and NaOL

图 1c、d 与文石型 CaCO 3 （JCPDS No.71-2396）
2 结果与讨论
相比，控制 NaSt 添加量分别为 1%~7%，NaSt 没有
2.1 表面改性后 CaCO 3 基本特性 改变 CaCO 3 的晶型；当 NaOL 添加量较少（1%~5%）
2.1.1 改性剂对 CaCO 3 晶型的影响 时，同样不会影响 CaCO 3 的晶型。但当 NaOL 添加
按照 1.2 节方法制备出两种晶型的 CaCO 3 粉体， 量为 7% 时出现 了 球霰石 衍 射峰（ JCPDS
添加不同量 NaSt、NaOL 对其进行改性，通过 XRD No.72-0506），原因是过多的 NaOL 降低了 CaCO 3
表征样品的晶型结构，结果如图 1 所示。 的成核和结晶速率，促进了球霰石的生成。
从图 1a、b 可以看到，所有衍射峰都属于纯方 2.1.2 改性剂对 CaCO 3 接触角的影响
解石型 CaCO 3 ，说明两种改性剂不会影响合成 制备改性剂用量分别为 0、1%、3%、5%、7%
CaCO 3 的晶型结构。当改性剂用量分别为反应溶液 的改性 CaCO 3 粉体，并测定其与水的接触角，结果
质量的 5%和 7%时，出现了方解石（006）晶面衍射 如图 2 所示。