电气石粉体表面有机化改性探讨
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摘要
电气石作为环境友好型矿物一直备受国内外学者关注，由于电气石具有释放负离子、发射远红外线、抗菌、防霉、杀虫、除臭等功能，被广泛应用于环保、医疗保健、建筑以及功能性纺织品等领域。电气石超细粉体具有较大的表面能，团聚现象严重。由于极性差异的缘故，电气石粉体不易在有机高分子中稳定分散。这些问题严重影响了电气石/聚合物复合材料的综合性能。为了解决这些问题，需要对电气石粉体进行表面有机化改性，使其表面呈现疏水特性，由此提高电气石粉体与聚合物基体的相容性和分散稳定性。本文以湿法工艺为基础，在提高改性电气石的疏水性方面取得了积极研究成果，具有重要的理论意义和实用价值。
在汲取国内外对电气石改性研究方面先进成果的基础上，本文深入研究了电气石有机表面改性的方法和条件，制备了多种改性电气石，系统研究了有机表面改性对电气石性能和结构的影响，并采用XRD、IR、SEM、DTA等手段对改性电气石进行了表征。本文主要结论如下：
以月桂酰氯作为改性剂，通过对电气石粉体表面有机化改性反应的探讨，得出了优化的工艺条件。改性后电气石粉体的接触角超过120°，活化指数达96%。月桂酰氯与电气石粉体表面发生酯交换反应，且表面的有机化改性没有影响到电气石本身的晶体结构，并且提高了干燥状态下粉体的分散性。
采用非离子表面活性剂斯潘80对电气石粉体进行表面改性，并对工艺条件进行优化。改性后接触角达107.3°，显示了较强的疏水性能。分析表明，斯潘80与电气石表面的羟基发生了化学反应生成了酯基而引入长链的烃链。反应没有影响其内部晶体结构，改性后的电气石粉体团聚现象有所改善。
采用硬脂酸钠作为改性剂，对电气石粉体进行改性，并优化了改性的工艺条件。结果表明，硬脂酸钠与电气石粉体表面发生酯化反应，表面的有机化修饰没有破坏电气石本身的晶体结构，且提高了干燥状态下粉体的分散性。
将月桂酰氯改性后的电气石粉体与聚乙烯制备成复合材料，并用扫描电镜进行表征，结果表明，改性后电气石粉体在聚乙烯基体中显示了很好的分散性。
As an environment-friendly mineral, tourmaline has been paid much attentionby domestic and international scholars. Because of its function in releasing anion,emitting far infrared rays, antibacterial, mouldproof, insecticidal and deodorization,tourmaline is widely used in many fields such as environmental protection, medicalcare, building materials, functional textile, etc.
Tourmaline powder is easy to reunite mutually for its large surface energy andhard to disperse in polymer steadily, which has a major influence in thecomprehensive performance of tourmaline/polymer composites. In order to solvethese problems, tourmaline powder surface needs to be modified organically. Thiswork makes the surface of modified tourmaline hydrophobic to improve compatibilityand dispersivity with polymer. The main methods of surface modification includedry-technology and wet-technology.In this work, the research on the improvement ofmodified tourmaline hydrophobic property have been studied, showing theoreticalsignificance and practical value.
This paper researched methods and conditions of the tourmaline in organicsurface modification, and prepared varies of modified tourmalines, discusses theeffect of organic surface modification to the tourmaline performance and structure,and makes the characterization of modified tourmaline by XRD, IR, SEM, DTA andso on. Main conclusions are shown as follows:
With the modifying agent of lauroyl chloride, the optimal process condition isobtained through the discussion of modified tourmaline powder. The contact angleand the activation index of modified tourmaline powder are above120°and96%respectively. Lauroyl chloride reacts with tourmaline by transesterification, and hasno effect to the crystal structure of tourmaline. The dispensability of modifiedtourmaline in PE is improved obviously.
With Span80as modifier, the optimal conditions are obtained. The contact angle reaches to107.3°, showing the hydrophobic property. The result shows that thereaction has no influence in the crystal structure of tourmaline. The dispensability ofmodified tourmaline is improved obviously.
With sodium stearate as modifying agent, the modified tourmaline powder isobtained. This work doesn’t change the crystal structure of tourmaline. Thedispensability of modified tourmaline is obviously improved.
Composite materials are made with modified tourmaline powder and PE andcharacterized by the scanning electron microscopy, the results show that the modifiedtourmaline powder shows a very good dispersion in PE.
在汲取国内外对电气石改性研究方面先进成果的基础上，本文深入研究了电气石有机表面改性的方法和条件，制备了多种改性电气石，系统研究了有机表面改性对电气石性能和结构的影响，并采用XRD、IR、SEM、DTA等手段对改性电气石进行了表征。本文主要结论如下：
以月桂酰氯作为改性剂，通过对电气石粉体表面有机化改性反应的探讨，得出了优化的工艺条件。改性后电气石粉体的接触角超过120°，活化指数达96%。月桂酰氯与电气石粉体表面发生酯交换反应，且表面的有机化改性没有影响到电气石本身的晶体结构，并且提高了干燥状态下粉体的分散性。
采用非离子表面活性剂斯潘80对电气石粉体进行表面改性，并对工艺条件进行优化。改性后接触角达107.3°，显示了较强的疏水性能。分析表明，斯潘80与电气石表面的羟基发生了化学反应生成了酯基而引入长链的烃链。反应没有影响其内部晶体结构，改性后的电气石粉体团聚现象有所改善。
采用硬脂酸钠作为改性剂，对电气石粉体进行改性，并优化了改性的工艺条件。结果表明，硬脂酸钠与电气石粉体表面发生酯化反应，表面的有机化修饰没有破坏电气石本身的晶体结构，且提高了干燥状态下粉体的分散性。
将月桂酰氯改性后的电气石粉体与聚乙烯制备成复合材料，并用扫描电镜进行表征，结果表明，改性后电气石粉体在聚乙烯基体中显示了很好的分散性。
As an environment-friendly mineral, tourmaline has been paid much attentionby domestic and international scholars. Because of its function in releasing anion,emitting far infrared rays, antibacterial, mouldproof, insecticidal and deodorization,tourmaline is widely used in many fields such as environmental protection, medicalcare, building materials, functional textile, etc.
Tourmaline powder is easy to reunite mutually for its large surface energy andhard to disperse in polymer steadily, which has a major influence in thecomprehensive performance of tourmaline/polymer composites. In order to solvethese problems, tourmaline powder surface needs to be modified organically. Thiswork makes the surface of modified tourmaline hydrophobic to improve compatibilityand dispersivity with polymer. The main methods of surface modification includedry-technology and wet-technology.In this work, the research on the improvement ofmodified tourmaline hydrophobic property have been studied, showing theoreticalsignificance and practical value.
This paper researched methods and conditions of the tourmaline in organicsurface modification, and prepared varies of modified tourmalines, discusses theeffect of organic surface modification to the tourmaline performance and structure,and makes the characterization of modified tourmaline by XRD, IR, SEM, DTA andso on. Main conclusions are shown as follows:
With the modifying agent of lauroyl chloride, the optimal process condition isobtained through the discussion of modified tourmaline powder. The contact angleand the activation index of modified tourmaline powder are above120°and96%respectively. Lauroyl chloride reacts with tourmaline by transesterification, and hasno effect to the crystal structure of tourmaline. The dispensability of modifiedtourmaline in PE is improved obviously.
With Span80as modifier, the optimal conditions are obtained. The contact angle reaches to107.3°, showing the hydrophobic property. The result shows that thereaction has no influence in the crystal structure of tourmaline. The dispensability ofmodified tourmaline is improved obviously.
With sodium stearate as modifying agent, the modified tourmaline powder isobtained. This work doesn’t change the crystal structure of tourmaline. Thedispensability of modified tourmaline is obviously improved.
Composite materials are made with modified tourmaline powder and PE andcharacterized by the scanning electron microscopy, the results show that the modifiedtourmaline powder shows a very good dispersion in PE.
引文
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