文摘
电气石是修改与含有双键的乙烯基triethoxysilane准备polymerizable有机vinylsiliconoxyl电气石(威仕特),然后与甲基丙烯酸甲酯共聚(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)生产tourmaline-containing功能共聚物p(威仕特/ MMA / BA)。威仕特的结构和形态,p(威仕特/ MMA / BA)共聚物通过IR, SEM和EDX。实验结果表明:电气石被引入共聚物通过表面改性和tourmaline-containing功能共聚物是通过与MMA共聚过程和英航。准备的p(威仕特/ MMA / BA)共聚物显示优异的储存稳定性,高远红外辐射和负离子释放表演,和良好的机械性能。
1。介绍
负氧离子具有促进人体新陈代谢的功效,可以预防流感,增强人体免疫系统,恢复人体的平衡(1]。因此,材料能够释放负氧离子最近引起了极大的关注,被应用在许多领域,例如,作为建筑材料的添加剂,纺织纤维,保健品,化妆品2]。
电气石,NaR的化学公式3艾尔6(如果6O18)(博3)3(哦,F)4(R是毫克、铁、李、Mn) (3- - - - - -5),是一种自然的环硅酸盐矿物。由于其特殊的化学结构,它具有许多独特的物理和化学性质(6),如远红外辐射(7,8和负离子释放9,10]。因此,电气石的开发各种应用程序(11- - - - - -16]。如果电气石能添加到聚合物准备功能聚合物,可以进一步扩大其应用功能保健产品和功能材料(17,18]。
然而,电气石粉末不能分散在非极性聚合物由于其表面的高极性。由有机材料表面改性是常用来呈现其表面极性和准备电气石/聚合物复合材料19,20.]。tourmaline-containing功能性共聚物,如果可以生产,将提供一个新的频道制作新颖的功能材料和设备。以前,我们准备tourmaline-containing功能共聚物p (TUC / BA / MMA),它显示一个优异的储存稳定性,优异的机械性能,在远红外辐射性能优越,和增强的负离子释放(21]。
在目前的研究中,我们开发了一种新方法准备tourmaline-containing功能共聚物。电气石是修改第一次与包含双键的硅烷偶联剂合成polymerizable有机vinylsiliconoxyl电气石(威仕特)。然后,tourmaline-containing功能共聚物p(威仕特/ MMA / BA)捏造了共聚合威仕特与甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)。威仕特的结构和形态,共聚物p(威仕特/ MMA / BA)通过IR, SEM、EDX,其机械性能和表现和释放负离子远红外辐射定量评估。
2。实验
2.1。材料和特性
电气石(8000目)是来自Yanxin矿产有限公司,河北省,中国。乙醇是购自北京化工厂。过氧化苯甲酰(BPO)、丙烯酸丁酯(BA)、N, N-dimethylformamide (DMF) vinyltriethoxysilane,甲基丙烯酸甲酯(MMA)购买化学试剂国药控股有限公司
100年PerkinElmer光谱傅里叶变换红外光谱仪用于获得样品的红外光谱在4000 - 400厘米−1的范围内。扫描电子显微镜(SEM、s - 450由日立)在20 kV的微观结构图像。和样本分析的元素能量色散x射线能谱(EDX)附着在SEM。共聚物的力学性能和粘度CMT4304电子万能试验机测试了由微机控制和SNB-3数字粘度计,分别。5 dx傅里叶变换红外光谱仪是用来测量共聚物的远红外辐射。和一个空气离子计数器(美国阿尔法实验室Inc .)被用来量化的负离子释放在室温下共聚物。
2.2。制备Polymerizable Vinylsiliconoxyl电气石(威仕特)
电气石(5克)和乙烯triethoxysilane (1 g)被添加到一个three-neck烧瓶,反应为1.5 h 60°C 50毫升乙醇和蒸馏水混合的体积比为1:5在pH值9。和产品过滤,用乙醇洗涤三次,然后自然风干。
2.3。开发的共聚物p(威仕特/ MMA / BA)
20毫升DMF涌入一个four-neck瓶连接到一个回流冷凝管,恒压漏斗和氮的主要管。30分钟的氮是软质取代瓶中的气体。然后20毫升的BA和MMA的混合物(1:1)溶解在BPO是添加到瓶通过恒压漏斗与搅拌在70°C。2 g polymerizable加入一定量有机威仕特瓶而粘度开始上升,反应持续了9 h在70°C下搅拌得到tourmaline-containing功能共聚物p(威仕特/ MMA / BA)。
3所示。结果与讨论
3.1。表征Polymerizable有机威仕特
3.1.1。红外光谱
典型的吸收带的哦,这和Si-O生电气石(图组1(一))是位于3563年,1280年,977厘米−1分别为(22]。相比之下,修改电气石(图的频谱1(b))显示新的吸收乐队在3069厘米−1(乙烯),2957厘米−1(甲基),1661厘米−1(双键)。典型的吸收带的电气石由于电子显示几波数的红移效应的电气石粉末表面与vinylsiliconoxyl [23]。介绍了红外光谱的结果证实,vinylsiliconoxyl电气石的表面上产生polymerizable有机威仕特通过表面改性(计划1)。
3.1.2。扫描电镜图像
SEM照片显示不同原材料之间的表面性质和修改后的电气石。修改后的电气石似乎有良好的分散性(图2 (b))与大量聚集(图修改的一个2(一个))。电气石表面改性后有机vinylsiliconoxyl小组将减少表面极性和显著增加疏水性和电气石粉末的分散性24]。
(一)
(b)
3.1.3。远红外辐射分析
未经改装的电气石的远红外发射率是衡量日到24日μ波长范围(图3)。更高的远红外发射率(约0.95)被发现修改的电气石,相比0.87修改的一个。这可能是由于降低了表面极性,提高分散性,表面积增加的电气石粉末表面改性后25]。
3.1.4。负离子释放
生释放出来的大量的负离子和修改电气石都远远超过那些空运(表1),修改电气石表现出更高的负离子释放量比未修改的电气石。
3.2。对p(威仕特/ MMA / BA)
3.2.1之上。红外光谱对共聚物p(威仕特/ MMA / BA)
共聚物的红外光谱的吸收峰显示甲基2970厘米−1和2850厘米−1在1737厘米羰基−1在1447厘米碳氢键弯曲振动−1和1381厘米−1,切断乐队在1162厘米−1(图4),除了典型的吸收带的电气石为3446厘米−1(哦组),1242厘米−1(这乐队),988厘米−1乐队(Si-O) [22]。然而,双键吸收光谱中消失了。这些结果显示,共聚合发生在英航,MMA和有机威仕特形成tourmaline-containing共聚物p(威仕特/ MMA / BA)。
3.2.2。的粘度共聚物p(威仕特/ MMA / BA)
粘度的共聚物p(威仕特/ MMA / BA)与增加威仕特高,增加剂量在最初的阶段(表2),达到了威仕特用量的1%。这可能表明,威仕特有效与英航和MMA异分子聚合,和电气石的杂原子的相互作用可能导致共聚物链。但是过多的电气石可能单独邻共聚物链作为填料(26]。
3.2.3。的存储稳定性共聚物p(威仕特/ MMA / BA)
的存储稳定性共聚物p(威仕特/ MMA / BA)和修改的电气石与MMA共聚物和BA (p(修改的电气石/ MMA / BA)获得相同的制造过程进行评估。所有共聚物含有威仕特的质量百分比0.3,1.0和2.0显示优异的储存稳定性后30天(数字5(一个)- - - - - -5 (c))。相比之下,p(修改的电气石/ MMA / BA)显示大量的沉积(图5 (d))显著地而不到一个星期。结果表明,威仕特被引入共聚物通过与MMA共聚和BA获得tourmaline-containing功能共聚物p(威仕特/ MMA / BA),而修改的电气石不能与MMA和英航异分子聚合,但只有形式混合混合MMA和英航。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2.4。SEM和EDX分析图像
扫描电镜图像的p(修改的电气石/ MMA / BA)(图6(一))显示明显的团聚电气石的强极性,而p(威仕特/ MMA / BA)表现出良好的分布电气石表面和内部的共聚物膜(图6 (b))。的粗糙和不均匀表面截面插图形象(图所示6 (b))表明,p(威仕特/ MMA / BA)电影有很好的机械性能,而不是脆弱。
(一)
(b)
(c)
此外,EDX元素分析p(威仕特/ MMA / BA)共聚物(图6 (c))进一步证实了电气石的存在在共聚物表面改性和共聚合形成p(威仕特/ MMA / BA)。
3.3。的性能表征p(威仕特/ MMA / BA)共聚物
为了研究性能的p(威仕特/ MMA / BA)共聚物,威仕特剂量的影响性质的负离子释放,远红外辐射,和机械性能的p(威仕特/ MMA / BA)共聚物薄膜进行了定量。
3.3.1。消极的空气离子释放的财产
的负离子释放量p(威仕特/ MMA / BA)共聚物与威仕特剂量的增加线性增加(图7)。这些结果是按照修改后的电气石的良好的分散性。竹炭含量12%,聚(乙烯对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯/竹炭(PET / PP / BC)热塑性复合材料只能产生负面空气离子的110 - 200厘米3(27]。平均-空气离子释放约150厘米3乙烯丙烯二烯三元共聚物/聚丙烯和电气石复合膜28]。消极的空气离子释放达到最大的300厘米3(29日]在tourmaline-containing电气石含量的5%聚丙烯组成的电影。从本研究开发的产品达到500厘米3在威仕特(图加载水平只有2.5%7),比以前发达的材料。
3.3.2。远红外辐射发射率
远红外辐射发射率p(威仕特/ MMA / BA)共聚物,测试从8到24μm波长在室温下使用5 dx傅里叶变换红外光谱仪,是列在表中3。对p(威仕特/ MMA / BA)共聚物,远红外发射率值都高(约0.96)和仍然或多或少都是一样的,不管你的威仕特共聚物。结果比0.85聚(乙烯对苯二甲酸乙二醇酯)/聚丙烯/竹炭(PET / PP / BC)热塑性复合材料(270.9)和比纸板涂有40 g / m2远红外发射功能材料(30.]。相比之下,电气石/氧化石墨烯的远红外发射率(在电气石/氧化石墨烯的比例85:15)显示仅仅是增强4%的远红外发射比单独电气石(31日]。不久的恒定的结果表明,修改电气石分布在共聚物和电气石的分布均匀表面的电影显然没有增加(32]。
3.3.3。机械性能
p的机械性能(威仕特/ MMA / BA)共聚物具有不同添加量的威仕特测试根据标准GB 13022 - 1991 (33]。弹性模量和抗拉强度p(威仕特/ MMA / BA)共聚物威仕特用量的增加而增加(图8)。结果表明,电气石被引入p(威仕特/ MMA / BA)共聚物通过表面改性和化学成键与MMA共聚,英航,这增强了聚合物链之间的作用力有效(21]。
4所示。结论
polymerizable有机vinylsiliconoxyl电气石(威仕特)是由电气石表面改性的乙烯triethoxysilane然后与MMA共聚,英航制造tourmaline-containing功能共聚物p(威仕特/ MMA / BA)。威仕特的结构和形态,p(威仕特/ MMA / BA)共聚物通过IR, SEM和EDX。
实验结果显示,提出的有机改性电气石更好的负离子释放和远红外辐射属性由于表面极性的降低,改善分散性,提高有机改性后的表面区域。和p(威仕特/ MMA / BA)共聚物显示优异的储存稳定性,高远红外辐射,和更好的负离子释放性能具有良好的机械性能。结果表明,电气石被引入共聚物通过表面改性与MMA共聚和英航实现tourmaline-containing功能共聚物。这项工作提出了一种新的方式来输运来开发含矿物质功能共聚物和功能材料。
的利益冲突
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(没有。51372233)。