的物理性能研究聚(L-lactic酸)除了分层苯基磷酸锶

文摘

有机-无机杂化分层的苯基磷酸锶(SrP)通过使用氯化锶和phenylphosphinic酸合成。和分层的影响SrP结晶行为和热稳定性的聚(L-lactic酸)(丙交脂)是研究通过DSC, XRD和TGA。DSC和XRD结果表明,分层SrP丙交脂结晶的强大的加速能力,研究了浓度的范围,0.7 wt % 1 wt %的最佳浓度范围实现快速结晶丙交脂。同时,因此,冷却速率的增加在非等温结晶过程严重影响结晶加速SrP的效率。热稳定性测定表明,分层SrP可能导致丙交脂的起始分解温度降低,但丙交脂的热分解行为很难依靠SrP浓度。

1。介绍

金属苯基磷酸是一种最重要的合成无机/有机混合材料。根据其独特的结构类似于分层土(1苯基磷酸)、金属吸引了近年来持续增长的关注(2]。因此,许多作品基于金属苯基磷酸进行了探讨研究其功能和效果。在化学合成领域,如花似玉的多孔苯基磷酸铝微球平均直径8μ米被报道,这如花似玉多孔结构可以通过水热法;相关实验结果表明,nanoflakes出现在最初的发展阶段表现出非常重要的作用在microflowers结构的形成3),而回流反应得到的苯基磷酸铝也在水里,和合成苯基磷酸铝展出一个分层结构的层间间距约15 (4]。Mahmoudkhani和兰格5)报道,苯基磷酸合成钙不仅有极好的热稳定性,但也不溶于水和有机溶剂的pH值高于2,表明一个有前途的表面处理领域的应用。在功能性添加剂领域,分层苯基磷酸锌被用来作为等规聚丙烯成核剂。结晶行为研究表明,0.1 wt %分层苯基磷酸锌使聚丙烯的结晶半场减少从19.42到1.87分钟在134°C由于核密度的增加聚丙烯矩阵。然而,苯基磷酸锌不能改变聚丙烯的晶体结构(1]。同样,苯基磷酸锌也被发现是一个不错的成核剂的结晶as-bacterially合成聚(3-hydroxybutyrate)和聚((3-hydroxybutyrate)有限公司- (3-hydroxyhexanoate)] [6)和聚偏二氟乙烯)[7]。此外,分层苯基磷酸金属也可以发挥重要的作用在提高聚合物的热稳定性和机械性能;文献[8)报道,分层苯基磷酸镧可以显著促进热分解温度、抗拉强度,存储模玻璃纤维增强聚(乙烯对苯二甲酸乙二醇酯)/ microencapsulated红磷系统。在催化领域,他et al。9)首先合成锆phenylphosphonate-anchored methyltrioxorhenium,然后评价环己烯的环氧化反应的催化性能。相关结果表明,锆phenylphosphonate-anchored methyltrioxorhenium有先进的环己烯环氧化催化活性和选择性。

保利(L-lactic酸)(丙交脂)是一类环境友好型高分子材料由于其生物降解性和绿色生产工艺。特别是环境污染一天比一天差,丙交脂将成为重要的通用塑料和被雇佣更多的工业和日常生活领域。然而,到目前为止仍存在一些挑战,如结晶速度缓慢和耐热性差10),限制丙交脂工业的发展。在应用程序的情况下,这是一个事实,提高丙交脂结晶率是非常重要的。,进行了许多尝试来克服这一缺陷(11- - - - - -13]。例如,少量的微碳纳米管和石墨烯nanosheets可以加快整体结晶丙交脂,但2 wt %以上的微碳纳米管浓度丙交脂的整体结晶率几乎不变,和大量的石墨烯nanosheets(上图2.5 wt %)甚至迟钝的结晶速率,导致微网络结构的碳纳米管和石墨烯nanosheets [14]。锌乳酸也是一个有效的添加剂改变丙交脂结晶行为;等温结晶测量的结果表明,结晶半场7 wt %乳酸锌有核丙交脂从2359.91下降到152.68年代在115°C (15]。

最近,金属也引入苯基丙交脂矩阵来推进其结晶性能(16- - - - - -18]。锅等。17)报道,0.02 wt %分层苯基磷酸锌的加入能使丙交脂完成结晶在高冷却速率(10°C /分钟)。此外,随着苯基磷酸锌浓度的进一步增加,结晶速率也增加。成核的能力的比较研究三个金属苯基苯基磷酸锌、苯基磷酸钡,钙苯基被小王和他的同事们调查(18]。和丙交脂的孕育能力是以下订单:苯基磷酸锌>钙苯基>苯基磷酸钡。然而,据我们所知,没有报告的影响分层锶苯基丙交脂的性能。同时,它非常需要开发更多金属苯基证实的成核机理苯基丙交脂。因此,在这部作品中,分层合成了苯基磷酸锶通过phenylphosphinic酸和氯化锶;丙交脂的结晶行为和热稳定性的分层研究了苯基磷酸锶使用DSC, XRD和TGA。这项工作是开发更多感兴趣的丙交脂复合材料改性的无机/有机混合材料。

2。实验部分

2.1。材料

保利(L-lactic酸)(2002 d)是购买从大自然有限责任公司工作,美国。phenylphosphinic酸是来自上海Danxi化工科技有限公司,有限公司,中国。氯化锶和氢氧化钠是由重庆川东化工(集团)有限公司、中国有限公司。

2.2。合成苯基磷酸锶(SrP)

phenylphosphinic酸与搅拌,溶解在水中的氯化锶溶液缓慢加入phenylphosphinic酸溶液,然后混合溶液的pH值调整到5 - 6使用0.1 mol / L氢氧化钠。混合溶液过滤,滤液搅拌在50°C实现完整的结晶,紧随其后的是过滤一遍。由此产生的产品是由甲醇和去离子水清洗3次,分别。最后,苯基磷酸锶(SrP)在真空干燥在45°C。

2.3。制备丙交脂/ SrP样本

制备丙交脂改性的SrP,转矩流变仪和融化处理过程如下:丙交脂和SrP混合转速的32 rpm 7分钟180°C和64 rpm 7分钟在180°C。然后丙交脂/ SrP样本热压和冷却要求7分钟,分别。

2.4。测试

2.4.1。差示扫描量热计(DSC)

整洁的非等温结晶行为丙交脂和丙交脂/ SrP样本测量通过差示扫描量热计(美国TA仪器Q2000)。测量样本首先加热到熔化温度(180°C)集3分钟,然后从180°C冷却到40°C在不同冷却速率。最后,样本加热到180°C的加热速度10°C /分钟,和相关的非等温结晶数据记录进一步分析。

2.4.2。x射线衍射(XRD)

x射线衍射测量分层SrP和丙交脂/ SrP样品在不同条件下的衍射仪(XRD6000、日本岛津公司、日本)在室温下2°/分钟的扫描速度。

2.4.3。热重分析(TGA)

SrP的热稳定性、丙交脂、丙交脂与不同浓度的SrP记录使用热分析仪(美国TA仪器Q500) 60毫升/分钟的气流从室温到650°C。

2.4.4。扫描电子显微镜(SEM)

分层SrP的形态扫描电镜观察到(XL-30整体FEG,飞利浦,荷兰)在15 - 20 kV加速电压(钨丝)。

3所示。结果与讨论

3.1。SrP的结构

图1介绍了x射线衍射的上述合成SrP模式。很容易发现,x射线衍射模式的SrP协议很好报道的结果(19准备SrP),展示了成功。和SrP的特点和强烈的衍射峰图1出现在°,属于(010)平面反射。相关的层间间距SrP 1.555 nm,表明苯存在层间的地区之外的磷酸基(17]。

形态学的研究具有十分重要的意义理解的结构安排SrP和评估主要丙交脂的SrP对性能的影响。因此,通过SEM SrP的形态学观察。如数据所示2(一个)和2 (b),SrP展品类型分层结构类似层状硅酸盐和其他金属分层苯基苯基磷酸镧(包括8],钙苯基[5),和苯基磷酸钡20.]。也清晰地观察到放大的图像(数字2 (c)和2 (d)),这种分层结构是由许多片晶厚度大约6纳米,这些薄片有利于促进结晶的原始丙交脂21]。此外,SrP的高分解温度在以下文本进一步表明SrP的可能性作为成核剂,加速丙交脂的结晶。

3.2。非等温结晶

半结晶聚合物的耐热性和实际过程主要取决于结晶行为。特别是,非等温结晶行为的研究对实际应用更有价值。图3是原始的非等温结晶曲线丙交脂与不同浓度的丙交脂SrP从熔体的冷却速率1°C /分钟。至于原始丙交脂,结晶峰可以忽略不计这个非等温结晶条件下由于贫穷的结晶能力。然而,在所有丙交脂/ SrP样本的情况下,锋利的非等温结晶峰出现在非等温结晶过程,表明先进的丙交脂结晶SrP的加速能力。另一方面,这是一个明显的事实:SrP浓度的影响在非等温结晶很弱通过DSC数据分析(见表1)。当SrP浓度从0.3 wt % 1.5 wt %,开始结晶温度(),结晶峰温度()和非等温结晶焓()表现出轻微的增加,1 wt %的加载分层SrP,和有最大的价值117.1°C和110.1°C,分别。但0.7 wt % SrP使丙交脂获得最大的31.0 J·克⁻¹。这轻微的SrP浓度对丙交脂的结晶行为表明,少量的SrP可以实现丙交脂结晶率的显著增强,表明分层SrP是一个潜在的候选人用于快速原型修改丙交脂材料。此外,因为原始丙交脂几乎不能显示结晶峰在非等温结晶和第二加热过程中,融化的峰值几乎无法观察到在第二加热过程,而所有丙交脂/ SrP样品有明显的山峰,融化和丙交脂/ 1% SrP展品熔化温度最高146.9°C。同时,冷却速率越高(高于5°C /分钟)不能使丙交脂形成晶体(见图4),造成加速结晶之间的竞争关系SrP和弱智结晶冷却速率。

不同的非等温结晶行为将直接影响玻璃化转变温度()在第二加热过程。图5显示包含1 wt %的原始丙交脂和丙交脂SrP升温速率的非等温结晶后10°C /分钟。可以看出丙交脂/ SrP提出更高的1%比原始丙交脂。原因是SrP的掺入使丙交脂形式更多的常规结构冷却结晶,和这些常规的结构之前,首先需要被摧毁丙交脂发生玻璃化转变,导致的增加从56.5°C到59.6°C。相似的结果也可以观察到在丙交脂/N, N, N′三(1 h-benzotriazole) trimesinic酸乙酰肼系统[10]。

3.3。XRD分析

XRD是另一个重要的测量方法评估半结晶聚合物的结晶行为。通常,结晶度越高,强度越高衍射峰展品。图6是原始的XRD曲线丙交脂和丙交脂/ SrP融化处理过程。很明显,SrP的特征衍射峰的强度逐渐增加而SrP浓度的增加丙交脂矩阵,但丙交脂和丙交脂/ SrP仍然表现出平坦的和广泛的衍射峰;可能的原因是,少量的丙交脂或丙交脂/ SrP不能形成晶体在相当高的冷却速度,冷却速度是关键因素决定丙交脂在这种条件下的结晶行为。

然而,丙交脂/ SrP样品表现出不同的XRD曲线非等温结晶后的冷却速率1°C /分钟(见图7)。尽管原始的衍射峰丙交脂是平坦的和广泛的,丙交脂/ SrP样品的衍射峰变得非常尖锐,和特征衍射峰(110)的飞机,飞机出现在(203)°和19.0°,分别22];这种差异进一步证明,SrP结晶促进剂非常有效。同样,衍射峰的强度SrP加强与SrP浓度的增加,但是丙交脂/ SrP样品没有表现出明显规律的变化,和丙交脂/ 1.5% SrP最弱的衍射峰与其他丙交脂/ SrP样品相比,表明SrP过剩是一个强有力的抑制剂丙交脂结晶。相比之下,丙交脂1% / 0.7% SrP和丙交脂/ SrP表现出较强的衍射峰,表明0.7 wt % 1 wt %的最佳浓度范围是实现先进的成核效果。

3.4。热稳定性

热稳定性是关键指标达到和扩大实际应用的研究。图8TGA曲线SrP,丙交脂、丙交脂/ SrP的升温速率下5°C /分钟60毫升/分钟的空气。见图8SrP的爆发,热分解温度远高于丙交脂和丙交脂/ SrP,表明SrP具有良好的热稳定性与SrP丙交脂混合融化期间,这是一个先决条件SrP为丙交脂作为成核剂。和丙交脂的起始分解温度,丙交脂/ SrP 0.1%,丙交脂SrP / 0.3%,丙交脂SrP / 0.7%,丙交脂SrP / 1%, 1.5%和丙交脂/ SrP 341.1°C, 336.2°C, 334.2°C, 334.7°C, 335.3°C,和335.4°C,分别显示SrP的引入导致丙交脂的起始分解温度降低。此外,除了0.1% SrP, SrP浓度对发病没有明显影响丙交脂的热分解温度。此外,丙交脂/ SrP丙交脂,展品在热分解过程中一个阶段,指出相关的SrP浓度不能改变纯丙交脂的热分解行为。

4所示。结论

分层SrP合成调查其影响丙交脂的非等温结晶和热稳定性。相关结果表明,分层SrP可以作为结晶加速剂丙交脂,和整洁的丙交脂,相比1 wt % SrP了和增加从101.4°C和94.5°C到117.1°C和110.1°C,分别和0.7 wt % SrP引起产生一个增加从0.1 J·g⁻¹31.0 J·g⁻¹。的增加和XRD曲线差异也进一步证实了丙交脂结晶SrP的增强效果。此外,冷却速度可以显著影响丙交脂的结晶行为。热分解表明SrP的加入能降低起始分解温度的纯丙交脂,但SrP浓度的影响丙交脂是可以忽略不计的热分解行为。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(项目没有。51403027),重庆市科委自然科学基金(项目号cstc2015jcyjBX0123),重庆市教育委员会科学技术研究项目(项目号KJ131202)。

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