不同熱解條件下硬脂酸根插層水滑石熱解時(shí)形態(tài)變化的研究

. 38.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)2013年第34卷第3期中,用飽和氫氧化鈉水溶液將反應混合漿液的pH600 C下分別煅燒1 ,6 h,得到的樣品分別記為Y-值調至6,于80 C下陳化12 h,抽濾,濾餅用水洗滌5,Y-6。至濾液呈中性,用1 : 1的乙醇水溶液浸泡洗滌、再1.3表征抽濾,最后將濾餅置于80 C條件下烘干,得到MgAlXRD:荷蘭Philips公司XPert Pro MPD型x射-硬脂酸根-LDH粉末樣品。線(xiàn)粉末衍射儀(Co靶,Ka射線(xiàn),λ為0.179 nm,掃描1.2.2對照樣MgAI-LDH的制備速度3*/min,角度范圍5° ~90°)。配制含硝酸鎂1.538 g和硝酸鋁0.751 g的溶紅外光譜( FT-IR):美國Thermo Nicolet 公司液,記為A;蒸餾水記為C。在強烈攪拌C下,逐滴5700型傅里葉紅外光譜儀(分辨率4 cm-' ,掃描次數加入溶液A, ,重復以上操作,制得用于對照的MgAl32 ,m(樣品) : m(KBr)= 1 : 100,測量范圍4 000~-LDH粉末樣品。400 cm")。.1.2.3 MgAl-硬脂酸根-LDH 焙燒產(chǎn)物的制備TEM:日本電子株式會(huì )社產(chǎn)JEM- 1010型透射將一定質(zhì)量的MgA1-硬脂酸根-LDH倒人潔凈電子顯微鏡(樣品經(jīng)超聲波分散于乙醇后,點(diǎn)于碳干燥的瓷舟中置于管式電爐內,在純氧氣氛中,分別膜銅網(wǎng)上,觀(guān)察其粒徑、形貌及分散情況)。于150 ,215 ,274,600 C下煅燒3 h,得到的樣品分別2結果與討論 .記為Y-1,Y-2,Y-3,Y-4。2.1 XRD 分析見(jiàn)圖1(a,b分別為MgAl-LDH和MgAI-硬脂干燥的瓷舟中并置于管式電爐內,在純氧氣氛中,于酸根-LDH的XRD譜圖)。___bWM23456720106C8201 (0) :201 (0)圖1 MgAI-LDH 和MgAl-硬脂酸根- LDH的x射線(xiàn)衍射圖由圖1可見(jiàn),MgAl-LDH樣品具有典型LDH的2.2 紅外光譜特征衍射峰[18],基線(xiàn)較低而且平穩,主要峰型尖銳見(jiàn)圖2(譜線(xiàn)a,b,c,d,e分別為MgAl-硬脂酸并且衍射強度大,分別在13. 0° ,26.4° ,40.1°位置出根-LDH、Y-1、Y-2、Y-3和Y-4的FT-IR譜圖)?，F反映其層狀結構及高級衍射的3個(gè)特征衍射峰,分別與層間距d(003)和2個(gè)高級反射d(006),d(009)對應。根據布拉格方程可知,表征層間距(003)衍射峰d (003)=0. 789 nm,此外還出現(015) , (018) ,(110)等特征衍射峰,對照合成的鎂鋁水滑石樣品,具有典型LDH的完整層狀晶體結構。40003500 3000 2500 2000 1500 1000 soc與MgA1-LDH相比, MgAl-硬脂酸根-LDH的波數/cm*'圖2 MgAl-硬脂酸根-LDH.Y-1.Y-2、Y-3(003 )峰向低角度方向移動(dòng),移至8. 2°附近,并且強和Y-4的FT-IR譜圖度有所降低。根據布拉格方程( 2dsin0= \)計算可得,層間距由原來(lái)的0.789 nm變?yōu)?.251 nm,這主由圖2可見(jiàn),譜線(xiàn)a在2921 cm~和2 852 cm-'要是硬脂酸根離子插人層間引起層間距的增大,其處出現明顯的甲基、亞甲基的特征吸收峰,在1 589他高級衍射峰變弱或消失,表明由于硬脂酸根進(jìn)人水cm-和1469cm-'處出現了羧酸根離子的不對稱(chēng)和滑石層間,使得層板被撐開(kāi),形成趨于低晶化產(chǎn)物。對稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰,這些均說(shuō)明水滑石層間的陰離子吳燕等不同熱解條件下硬脂酸根插層水滑石熱解時(shí)形態(tài)變化的研究為硬脂酸根,形成了MgAl-硬脂酸根-LDH。中都消失了,譜線(xiàn)a在2921 cm-1和2852 cm~處原與譜線(xiàn)a相比,譜線(xiàn)b并無(wú)明顯區別,在2924本明顯的甲基、亞甲基的特征吸收峰在譜線(xiàn)c,d,ecm~和2853cm-處也出現明顯的甲基、亞甲基的中峰強也大大減弱，變得不再明顯。譜線(xiàn)c說(shuō)明在特征吸收峰,在1 587 cm~',1 468 cm-'也處出現了所對應溫度(215 C)下,硬脂酸根大量分解,層狀結羧酸根離子的特征吸收峰，說(shuō)明在150 C、3 h純氧構開(kāi)始破壞,但層板上羥基并未大量分解;譜線(xiàn)d說(shuō)氣氛下,MgAl-硬脂酸根-LDH僅脫除了物理水和層明在所對應溫度(274 C)下,水滑石不僅層間有機間水，層間陰離子和層板羥基均未脫除,層狀結構并陰離子大量分解,層板羥基也開(kāi)始大量分解;譜線(xiàn)e未發(fā)生變化。說(shuō)明在所對應的溫度(600 C)下,水滑石層間陰離與譜線(xiàn)a相比,譜線(xiàn)c,d,e的紅外吸收峰均發(fā)子進(jìn)- -步氧化分解,層板羥基進(jìn)-步脫除。生了明顯改變。原本譜線(xiàn)a在1589 cm-'和14692.3 TEM 分析cm~'處出現的羧酸根離子伸縮振動(dòng)峰在譜線(xiàn)c,d,e見(jiàn)圖3、圖4。圖3 Y-1,Y-2,Y-3和 Y-4的TEM圖圖4 Y-5,Y-4,Y-6 的TEM圖圖3中,a,b,c,d分別為Y-1,Y-2,Y-3,Y-4水滑石層板幾乎 完全發(fā)生卷曲,卷曲形成長(cháng)度約的TEM圖。由圖3可見(jiàn)，MgAl-硬脂酸根-LDH在100 nm,直徑約20 nm的納米管,并且周?chē)植贾?zhù)少不同溫度純氧氣氛中焙燒3 h后產(chǎn)物的形貌不同。量面積更小的水滑石層板小碎片。a圖中,完整的水滑石層板交疊在- -起,依舊保持較綜上所述，由于硬脂酸根插入水滑石層間,使得規則的片層結構。與a圖相比,b圖產(chǎn)物形貌發(fā)生其層間距增大。在純氧氣氛中，隨著(zhù)焙燒溫度升高，明顯變化，部分水滑石層板卷曲成長(cháng)短不同(基本在150 C下,MgAl-硬脂酸根-LDH僅脫除了物理水大于200nm)、管徑不均勻的納米管;同時(shí),仍見(jiàn)大和層間水,層間陰離子和層板羥基均未脫除,層狀結量水滑石層板呈片狀分布,并未發(fā)生卷曲和分解碎構并未發(fā)生變化。在215 C下,硬脂酸根發(fā)生分解，裂。c圖中,發(fā)生卷曲的水滑石層板比例增大，而未但水滑石層板并未破壞，所以水滑石層板的片層是卷曲層板上出現小孔隙，周?chē)€有碎裂的水滑石層完整的,無(wú)分解碎裂;同時(shí)在熱量的作用下,層板發(fā)板小片層;與b圖相比，所形成的納米管更完整，長(cháng)生卷曲,形成納米管;但此時(shí)溫度不高,有機陰離子度(約150 nm)和管徑(5~ 10 nm)更均勻。d圖中，分解不完全,所以仍有大量水滑石層板未發(fā)生卷曲,, 40.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)2013年第34卷第3期部分發(fā)生卷曲的水滑石層板也是邊緣卷曲,導致形3結語(yǔ)成的納米管的管徑較小,長(cháng)度不均。在274 C下,層以自制的MgA1-硬脂酸根-LDH在純氧氣氛中板間大量的硬脂酸根離子分解,使得層板大量發(fā)生于不同條件下進(jìn)行焙燒,得出以下結論:卷曲,而且硬脂酸根分解更完全,層板有更大的面積1)獲得了卷曲較完整且較清晰的納米管狀的發(fā)生卷曲,所以形成的納米管的管徑變大,也更完MgAI-硬脂酸根-LDH焙燒產(chǎn)物。整;同時(shí),在此溫度下還伴隨著(zhù)層板羥基的脫除,因2)在純氧氣氛中,對于硬脂酸根插層水滑石，此，可以看到未卷曲的完整層板上出現羥基分解后溫度由低到高,依次經(jīng)歷物理吸附水和層間結晶水的孔隙,周?chē)渤霈F層板羥基脫除過(guò)程中產(chǎn)生的層的脫除,插層有機陰離子分解以及層板羥基脫除等板小碎片,形成的納米管長(cháng)度也變短。在600 C下，過(guò)程。層間有機陰離子分解殆盡,并且高溫有利于層板卷3)在其他條件相同時(shí)，溫度升高,有利于MgAl曲,所以水滑石層板幾乎完全發(fā)生卷曲,更多大面積-硬脂酸 根-LDH焙燒產(chǎn)物層板發(fā)生卷曲,形成納米的層板完全卷曲,而且所得納米管的管徑更大;同管狀產(chǎn)物,但同時(shí)也會(huì )出現部分層板碎片。樣,由于水滑石層板羥基的進(jìn)-步脫除,形成的納米4)在其他條件相同時(shí),焙燒時(shí)間不足,產(chǎn)物不管長(cháng)度更短,少量未卷曲的層板也進(jìn)-一步碎裂成更容易發(fā)生卷曲,不利于納米管狀產(chǎn)物形成,但焙燒時(shí)小的片層。間過(guò)長(cháng),也不利于管徑較小的納米管狀產(chǎn)物形成。圖4中,e,f,g分別為Y-5,Y-4,Y-6的TEM參考文獻:圖。由圖4可見(jiàn),MgAl-硬脂酸根-LDH在600 C純氧氣氛中分別焙燒1,3,6 h后產(chǎn)物的形貌不同。e[1] LIJIMA s. Helical microtubules of graphitic carbon[J].圖中,僅有少量焙燒產(chǎn)物發(fā)生卷曲,形成納米管,大Nature, 1991 , 354(6348) :56-58.部分焙燒產(chǎn)物依舊呈片狀分布;但局部放大可見(jiàn)，產(chǎn)[2] 曹偉,宋雪梅， 王波，等碳納米管的研究進(jìn)展[J].材料導報, 2007, 21(3) :77-82.物片層不再完整,而是出現大量小孔隙。與e圖相比,f圖產(chǎn)物形貌發(fā)生明顯變化,水滑石層板幾乎完.[3AJAYAN P M, EBBESEN T w, ICHIHASHI T, et al.Opening carbon nanotubes with oxygen and implications全發(fā)生卷曲,周?chē)植贾?zhù)少量面積很小的片層小碎for fling[J]. Nature, 1993, 362(6415) :522 - 525.片,卷曲形成的納米管較完整,管長(cháng)較短,層板未卷[4]吳蓮蘋(píng), 萬(wàn)永彪，張志宏，等. TiO2納米管的研究進(jìn)曲部分也有小孔隙存在。g圖中，可以發(fā)現大量碎展[J].延邊大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2008, 34(1):49裂的片狀產(chǎn)物堆疊在一起，顏色較深部分堆疊的層-53.數較多,顏色較淺部分堆疊的層數較少;同時(shí),在g [5] 張立德,張玉剛 非碳納米管研究的新進(jìn)展[J].物理，圖中僅觀(guān)察到管徑較大、管長(cháng)較短的納米管,并且碎2005, 34(3) :191-198.裂的片狀產(chǎn)物上出現大量羥基脫除后的小孔隙。[6] BAUCHMAN R H, ZAKHIDOV A A, DE HEER W A.綜上所述,焙燒的MgAl-硬脂酸根-LDH在600Carbon nanotubes -the route toward applications[J]. Sci-ence, 2002, 297(2) :787-792.C純氧氣氛中,層間有機陰離子分解殆盡,層板能夠完全參與卷曲,所得納米管較完整;同時(shí)，由于水滑[7] wUQ, HU z, WANG X z, et al. Synthesis and charac-terization of faceted hexagonal aluminum nitride nanotubes石層板羥基的脫除,形成的納米管長(cháng)度較短,未卷曲[J]. J Am Chem Soe, 2003, 125(34):10176-10177.的層板也進(jìn)一步 碎裂成面積更小的片層。焙燒時(shí)間[8] wUC, ZHANG L, CHENG B, et al. Synthesis of Eu203增加,有利于層板發(fā)生卷曲,發(fā)生卷曲的層板比例大nano tube arrays through a facile sol- gel template ap-大提高;但焙燒時(shí)間過(guò)長(cháng),原本由較小的層板卷曲形proach[J]. J Am Chem Soc, 2004, 126 ( 19):5976成的管徑較小的納米管無(wú)法承受卷曲程度繼續變-5977.大,就會(huì )發(fā)生橫向斷裂,形成大量碎裂的片層,無(wú)規[9] 李瑋場(chǎng)， 蔡鋒石,茍興龍，等N(OH)2 納米管的制備、表則堆疊在- -起, 同時(shí)卷曲層板的比例有所下降。征及電化學(xué)性能[J].化學(xué)學(xué)報, 2000,5 63(5)411-415.第34卷第3期化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)Vol. 34 No.32013年6月Journal of Chemical Industry & EngineeringJun, 2013超細CaCO3對ABS材料力學(xué)性能的影響.錢(qián)岑',李懷棟(1.南京白云化工環(huán)境監測有限公司,江蘇南京210047;2.南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇南京210009)摘要:采用雙螺桿擠出機熔融擠出共混的方法,在較高螺桿轉速條件下研究了CaCO,表面處理劑品種、CaCO3顆粒直徑及其含量等因素對ABS/彈性體/CaCO,共混材料力學(xué)性能和加工流動(dòng)性能的影響。結果表明，,在CaCO,顆粒直徑1. 08 ~1.96 μm、C型表面處理劑螺桿轉速480 r/ min,220 C的共混條件下,可制得綜合力學(xué)性能較好的ABS/高膠粉(GP)/CaCO,(質(zhì)量比62.9: 17.1 : 20)和ABS/EVAVCaCO,(質(zhì)量比74.6: 20.4: 5)共混材料。關(guān)鍵詞:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物碳酸鈣乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 高膠粉共混中圖分類(lèi)號: TQ325.2文獻標識碼:A 文章編號 :1006-7906(2013)03-0041-05Effect of ultrafine CaCO3 on mechanical properties of ABS blending materialQIAN Cen' ,U Huaidong2(1. Nanjing Baiyun Chemical Industry Environmental Monitoring Co. Ltd. , Nanjing 210047, China;2. College of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Technology，Nanjing 210009, China)Abstract:The efeet of CaCO3 surface treated agents, CaCO3 particle diameter and content on mechanical properties and the meltflow rate of ABS/elastomer/ CaCO, blending material is investigated by means of melt extrusion and blending with tvin- screw extruder.The results show that the blending materials with better mechanical properties such as ABS/GP/CaCO,( mass ratio: 62. 9/17. 1/20)and ABS/EVA/CaCO,( mas ratio: 74. 6/20. 4/5) can be obtained under the conditions of CaCO3 particle diameter 1. 08-1. 96 μm,screw rotation speed 480 r/ min and extrusion temperature 220 C.Key words:ABS blending material; CaCO3; EVA; Glue powder; Blending丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物( ABS)在汽車(chē)、電子電器建材、通用機械和日用商品等方面應用廣收稿日期:2013-03-12。泛'。碳酸鈣是一種廉價(jià)、易獲取的重要無(wú)機礦物作者簡(jiǎn)介:錢(qián)岑(1979-) ,女,江蘇泰州人,本科,工程師,現主要從事理化產(chǎn)品測試和環(huán)境監測工作。[10] DILLON A C, JONES K M, BEKKEDAHLT A, et al.2000, 287 :622-625.Storage of hydrogen in single - walled carbon nanotubes[15] 熊傳溪,聞獲江超微細Al20,增韌增強聚苯乙烯的研[J]. Nature, 1997, 386(27) :377-379.究[J].高分子材料科學(xué)與工程, 1994, 10(4) :69-73.[11] WANG x, LUO H, PARKHUTIKPV, et al. Studies of[16] ROSENQVIST J, PERSSON P, SJOEBERG s. Protona-the performance of nanostructural multiphase nickel hy.tion and charging of nanosized gibbsite (a- Al(OH);)droxide[J]. J Power Sources, 2003, 115(1) :153-160.particles in aqueous suspension[J]. Langmuir, 2002 ,[12]王敏煒, 李鳳儀,彭年才.碳納米管一新型的催化18(12) :4598- 4604.劑載體[J].新型炭材料，2002, 17(3):75-78.[17] 鄭建華,龐海霞，王長(cháng)杰,等.雜多陰離子柱撐類(lèi)水[13] BESTEMANK, LEEJO, WIERTZFCM, etal. En-滑石的合成、表征及催化研究[J].地球科學(xué)-中國zyme - coated carbon nanotubes as single - molecule bio-地質(zhì)大學(xué)學(xué)報, 2004, 29(2) :231-234.sensors[J]. Nano Letter, 2003, 3(6) :727-730.[18] CAVANI F, TRIFIRO F, VACCARI A. Hyrotalcite-[14] KONGJ, FRANKLINNR, DAI HJ, et al. Nanotubetype anionic clays: preparation, propertics and applica-molecular wire as chemical sensors [J]. Science,tions [J]. Catal Today, 1991, 11: 173-301.