超細電氣石粉體的鈦酸酯表面改性(翻譯)

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1、用酞酸酯偶聯(lián)劑對超細電氣石粉體表面改性（YingWangJen-TautYehTongjianYueRongxingYaoXinyuanShen）Y.Wang.T.Yue.R.Yao.X.Shen東華大學材料科學與工程學院J.-T.Yeh臺灣科學技術大學纖維與聚合物研究生院摘要：用酞酸酯偶聯(lián)劑對超細電氣石粉體表面改性后的作用，我們通過研究它的疏水性以及在PET（聚對苯二甲酸乙二酯）中的分散性來討論。改性后的電氣石粉體變得憎水，這使得它在PET基體中具有更好的分散性。我們對表面改性的機理進行了分析。關鍵詞：超細電氣石粉體，酞酸酯偶聯(lián)劑，PET（聚對苯二甲酸乙二酯），表面改性簡介電氣石晶體具有熱

2、釋電性和壓電性，是在18世紀末被發(fā)現(xiàn)的。但直到1910年才被P.Curie,W.C.Roentgen,W.Voigt以及他們的伙伴研究。在19世紀90年代，日本的TerutaroNakamura和TetsujiroKubo提出了一些關于電氣石的新奇應用。應用于水處理使水具有表面活性，利用電氣石顆粒表面表現(xiàn)出的表面帶電；應用于地球環(huán)境問題，以及添加到合成紡織纖維中。迄今為止，電氣石已被廣泛應用于提升水質，環(huán)境凈化，生產合成纖維利用它改善活體血液循環(huán)和加速代謝。我們生產添加了電氣石的PET纖維，鑒于它特殊的功能性質，并且發(fā)現(xiàn)電氣石粉體在PET基體中明顯的凝聚，這使得我們必須對應用于纖維中的抄襲電

3、氣石粉體進行表面改性。化學組成的不同使電氣石具有多樣性，其中有一些可以作為珍藏的寶石，我們的研究中選擇儲量豐富的鎂電氣石。我們發(fā)現(xiàn)用酞酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的電氣石超細粉體與未改性的電氣石粉體相比，它們在極性和非極性溶液中表現(xiàn)出不同的性質，改性后的電氣石在PET纖維中分布更加均勻。實驗1.材料電氣石晶體來自上海大造寶石，由江陰貿易加工成平均直徑1.35um的粉體。酞酸酯偶聯(lián)劑NDZ130來自南京曙光化工廠。PET來自金星纖維廠（中國，福建）。甲苯和丙酮是市場上銷售的化學純級別產品。2.表面改性步驟1.電氣石樣品1：平均粒徑為1.35um的電氣石粉體在QMISP04球磨機中用去離子水濕磨2h，然

4、后用離心分離機分離出電氣石粉體并晾干。研磨后的電氣石粉體粒徑有90%小于0.37um。2.電氣石粉體樣品2,3,4,5：向四份電氣石粉體中分別加入質量分數(shù)為1%，3%，5%，7%的酞酸酯偶聯(lián)劑NDZ130，然后分別加入到甲苯中，在88攝氏度下恒溫回流5h。用離心分離機將懸浮液分離，然后放入烘干箱中在70攝氏度下脫水。得到表面改性后的超細電氣石粉體樣品2,3,4,5。在第一步中，電氣石粉體樣品在不同溶劑中的分散能力是通過目視檢查來判斷的，結果記錄在表1中。從宏觀的角度看，原始的和改性后的粉體樣品在疏水性上表現(xiàn)出不同：初始的沒有表面改性的粉體樣品在極性溶劑中（去離子水）很穩(wěn)定，而改性后的電氣石粉

5、體樣品在水中凝聚，在非極性溶劑（甲苯）中穩(wěn)定存在，這種現(xiàn)象也被其他測量方法所證實?；旌吓c紡織過程含電氣石粉體的PET母料樹脂的制備是通過將PET和改性后的電氣石粉體以80:20的重量比放入SHL雙螺桿擠出機而制得的。擠出的含有電氣石的母料放入冷水中淬火，然后切成小球。含電氣石粉體的纖維的制備是通過熔融紡織，將混有純PET樹脂的母料樹脂投入MSTC—400（日本制造）熔融紡織機。表2列出了本研究中的PET/電氣石纖維的組成成分。3.方法電氣石粉體的成分分析電氣石粉體樣品1的成分測試使用西門子D5000S能量彌散X射線探測器系統(tǒng)。疏水性/疏水性測定將電氣石粉體樣品分別裝入不同的玻璃管中。一個可滲

6、透屏障將粉體阻擋在管中，而液體能夠自由透過玻璃管（見圖1）。由于毛細管作用，液體能夠滲入分體的縫隙之間。在相同的滲透時間、粉體重量,空隙率條件下，當溶液為極性的水時，越多的水滲透進玻璃管,粉末越親水;而當溶液是非極性的丙酮，越多的丙酮滲透進玻璃管，粉末越疏水。相同質量的不同電氣石粉體樣品在相同時間內吸收不同質量的液體，代表不同的電氣石粉體樣品具有不同的疏水性。我們設計了一套裝置來精確測量滲透進入粉體樣品中的液體的質量（見圖2）。一個裝有電氣石粉體樣品的玻璃管垂直的懸掛在一臺電子分析天平下面。一個裝有水或者丙酮的燒杯放置在升降桌上，并且調整好桌子的高度使得玻璃管的末端恰好接觸到液體的表面。一臺

7、計算機和電子分析天平相連接。使用一個配套的電腦程序，在第一次玻璃管的末端碰到液體表面的時候開始每秒鐘自動記錄一次被電氣石粉體樣品吸收的液體質量。紅外線光譜分析我們使用NicoletNEXUS670紅外吸收光譜分析儀器(美國制造)對電氣石粉末樣品1和4行了紅外光譜分析。掃描范圍是在4000-400cm。在分析之前，將電氣石粉末樣品4在甲苯中浸置8h以除去其表面物理覆蓋的鈦酸酯偶聯(lián)劑，放入烤箱中在70攝氏度下烘干