超细电气石粉体的钛酸酯表面改性(翻译)

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1、用酞酸酯偶联剂对超细电气石粉体表面改性（YingWangJen-TautYehTongjianYueRongxingYaoXinyuanShen）Y.Wang.T.Yue.R.Yao.X.Shen东华大学材料科学与工程学院J.-T.Yeh台湾科学技术大学纤维与聚合物研究生院摘要：用酞酸酯偶联剂对超细电气石粉体表面改性后的作用，我们通过研究它的疏水性以及在PET（聚对苯二甲酸乙二酯）中的分散性来讨论。改性后的电气石粉体变得憎水，这使得它在PET基体中具有更好的分散性。我们对表面改性的机理进行了分析。关键词：超细电气石粉体，酞酸酯偶联剂，PET（聚对苯二甲酸乙二酯），表面改性简介电气石晶体具有热

2、释电性和压电性，是在18世纪末被发现的。但直到1910年才被P.Curie,W.C.Roentgen,W.Voigt以及他们的伙伴研究。在19世纪90年代，日本的TerutaroNakamura和TetsujiroKubo提出了一些关于电气石的新奇应用。应用于水处理使水具有表面活性，利用电气石颗粒表面表现出的表面带电；应用于地球环境问题，以及添加到合成纺织纤维中。迄今为止，电气石已被广泛应用于提升水质，环境净化，生产合成纤维利用它改善活体血液循环和加速代谢。我们生产添加了电气石的PET纤维，鉴于它特殊的功能性质，并且发现电气石粉体在PET基体中明显的凝聚，这使得我们必须对应用于纤维中的抄袭电

3、气石粉体进行表面改性。化学组成的不同使电气石具有多样性，其中有一些可以作为珍藏的宝石，我们的研究中选择储量丰富的镁电气石。我们发现用酞酸酯偶联剂表面改性后的电气石超细粉体与未改性的电气石粉体相比，它们在极性和非极性溶液中表现出不同的性质，改性后的电气石在PET纤维中分布更加均匀。实验1.材料电气石晶体来自上海大造宝石，由江阴贸易加工成平均直径1.35um的粉体。酞酸酯偶联剂NDZ130来自南京曙光化工厂。PET来自金星纤维厂（中国，福建）。甲苯和丙酮是市场上销售的化学纯级别产品。2.表面改性步骤1.电气石样品1：平均粒径为1.35um的电气石粉体在QMISP04球磨机中用去离子水湿磨2h，然

4、后用离心分离机分离出电气石粉体并晾干。研磨后的电气石粉体粒径有90%小于0.37um。2.电气石粉体样品2,3,4,5：向四份电气石粉体中分别加入质量分数为1%，3%，5%，7%的酞酸酯偶联剂NDZ130，然后分别加入到甲苯中，在88摄氏度下恒温回流5h。用离心分离机将悬浮液分离，然后放入烘干箱中在70摄氏度下脱水。得到表面改性后的超细电气石粉体样品2,3,4,5。在第一步中，电气石粉体样品在不同溶剂中的分散能力是通过目视检查来判断的，结果记录在表1中。从宏观的角度看，原始的和改性后的粉体样品在疏水性上表现出不同：初始的没有表面改性的粉体样品在极性溶剂中（去离子水）很稳定，而改性后的电气石粉

5、体样品在水中凝聚，在非极性溶剂（甲苯）中稳定存在，这种现象也被其他测量方法所证实。混合与纺织过程含电气石粉体的PET母料树脂的制备是通过将PET和改性后的电气石粉体以80:20的重量比放入SHL双螺杆挤出机而制得的。挤出的含有电气石的母料放入冷水中淬火，然后切成小球。含电气石粉体的纤维的制备是通过熔融纺织，将混有纯PET树脂的母料树脂投入MSTC—400（日本制造）熔融纺织机。表2列出了本研究中的PET/电气石纤维的组成成分。3.方法电气石粉体的成分分析电气石粉体样品1的成分测试使用西门子D5000S能量弥散X射线探测器系统。疏水性/疏水性测定将电气石粉体样品分别装入不同的玻璃管中。一个可渗

6、透屏障将粉体阻挡在管中，而液体能够自由透过玻璃管（见图1）。由于毛细管作用，液体能够渗入分体的缝隙之间。在相同的渗透时间、粉体重量,空隙率条件下，当溶液为极性的水时，越多的水渗透进玻璃管,粉末越亲水;而当溶液是非极性的丙酮，越多的丙酮渗透进玻璃管，粉末越疏水。相同质量的不同电气石粉体样品在相同时间内吸收不同质量的液体，代表不同的电气石粉体样品具有不同的疏水性。我们设计了一套装置来精确测量渗透进入粉体样品中的液体的质量（见图2）。一个装有电气石粉体样品的玻璃管垂直的悬挂在一台电子分析天平下面。一个装有水或者丙酮的烧杯放置在升降桌上，并且调整好桌子的高度使得玻璃管的末端恰好接触到液体的表面。一台

7、计算机和电子分析天平相连接。使用一个配套的电脑程序，在第一次玻璃管的末端碰到液体表面的时候开始每秒钟自动记录一次被电气石粉体样品吸收的液体质量。红外线光谱分析我们使用NicoletNEXUS670红外吸收光谱分析仪器(美国制造)对电气石粉末样品1和4行了红外光谱分析。扫描范围是在4000-400cm。在分析之前，将电气石粉末样品4在甲苯中浸置8h以除去其表面物理覆盖的钛酸酯偶联剂，放入烤箱中在70摄氏度下烘干