عنوان

تولید نانو ذرات کلسیم کربنات و کاربرد آن ها برای تولید روکش های آبگریز

پ۲۵۵۱۷

per

تولید نانو ذرات کلسیم کربنات و کاربرد آن ها برای تولید روکش های آبگریز

شبنم حسین اوغلی

مهندسی شیمی ونفت

۱۴۰۰

۷۳ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی گرایش: طراحی فرآیند

۱۴۰۰/۰۶/۲۹

در این کار، یک روش آسان و ارزان برای تولید پوشش آبگریز با استفاده از نانو ذرات کلسیم کربنات توسعه داده شد. این پوشش‌ها دارای کاربردهای بالقوه در بخش‌های مختلف ساختمان همانند پنجره، درهای شیشه‌ای، سقف پلاستیکی، حمام و لوازم آشپزخانه و نیز قطعات خودرو همچون بدنه و آیینه هستند. در این پژوهش از پوست تخم‌مرغ که یک منبع غنی برای کلسیم کربنات محسوب می‌شود، به عنوان ماده اولیه برای ایجاد پوشش آبگریز استفاده شد. برای خالص‌سازی کلسیم کربنات موجود در پوست تخم‌مرغ از واکنش آن با هیدروکلریک اسید استفاده شد. مسیری که برای سنتز کلسیم کربنات آبگریز طی شد به این صورت است: از استئاریک اسید به‌عنوان یک بستر آلی برای رشد ذرات کلسیم کربنات استفاده شد. کلسیم هیدروکسید به‌دست‌آمده از پوست تخم‌مرغ با بستر آلی تهیه‌شده مخلوط شد. سپس سدیم بی‌کربنات و هیدروکلریک اسید به‌صورت استوکیومتری به محلول تهیه‌شده اضافه شدند. درنهایت نانو ذرات کلسیم کربنات آب‌گریز به دست آمد. سطح آبگریز با استفاده از مخلوطی از نانو ذرات کلسیم کربنات آبگریز و رزین بر روی بستر تهیه شد. پارامترهای عملیاتی شامل دما، نسبت مولی استئاریک اسید به کلسیم هیدروکسید و نسبت مولی استئاریک اسید به سدیم هیدروکسید برای مشخص شدن تأثیر آن‌ها بر نسبت فعال و زاویه تماس ذرات کربنات کلسیم مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که دمای بهینه 60 درجه سانتی‌گراد است و CaCO3 نانو سایز زمانی حاصل می‌شود که نسبت مولی استئاریک اسید به کلسیم هیدروکسید 5/0 درصد و نسبت مولی استئاریک اسید به سدیم هیدروکسید 1 باشد. پس از اصلاح با استئاریک اسید، پوششی با خاصیت آبگریز با زاویه تماس با آب 130 درجه به دست آمد. مورفولوژی نانوذرات کلسیم کربنات با میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص شد که نشان داد، نانوذرات کلسیم کربنات سنتز شده در حضور بستر آلی، مکعبی شکل هستند.

AbstractIn this work, an easy and inexpensive method for producing hydrophobic coatings using calcium carbonate nanoparticles was developed. These coatings have potential applications in different parts of a building like windows, glass doors, plastic roofs, bathrooms, and kitchen appliances) and also auto parts such as car body and mirrors. In this reserach, egg shell as a rich source of calcium carbonate was used as a raw material to create hydrophobic coating. In order to extract and purify calcium carbonate of the eggshell, its reaction with hydrochloric acid was utilized. The method used to synthesize hydrophobic calcium carbonate is as follows: stearic acid was used as an organic substrate for the growth of calcium carbonate particles. Calcium hydroxide obtained from egg shell was mixed with the prepared organic substrate. Then Sodium bicarbonate and hydrochloric acid were stoichiometrically added to the prepared solution. Finally,hydrophobic calcium carbonate nanoparticles were obtained.The hydrophobic surface was prepared using a mixture of hydrophobic calcium carbonate nanoparticles and resin on the substrate surface. Operating parameters including temperature, molar ratio of stearic acid to calcium hydroxide, and molar ratio of stearic acid to sodium hydroxide were investigated to determine their effects on the active ratio and contact angle of calcium carbonate particles. The results showed that the optimum temperature is 60 °C and nano-sized CaCO3 is obtained when the molar ratio of stearic acid to calcium hydroxide is 0.5% and the molar ratio of stearic acid to sodium hydroxide is 1. After modification with stearic acid, a coating with hydrophobic characteristic with a contact angle of 130° with water was obtained. The morphology of calcium carbonate nanoparticles was determined by Scanning Electron Microscope which showed that calcium carbonate nanoparticles synthesised in presence of an organic substrate are cubic.

Production of calcium carbonate nanoparticles and their application to production hydrophobic coatings

‏حسین اوغلی،

‏شبنم

تهيه کننده

‏ فرضی،

‏ استاد رحیمی،

‏ علی

‏علیرضا

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز