电气石粉体表面有机化改性探讨

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 粉体表面改性简介
• 1.1.1 粉体表面改性的概念
• 1.1.2 粉体表面改性方法
• 1.1.3 粉体表面改性工艺
• 1.2 电气石简介
• 1.2.1 电气石的结构特点
• 1.2.2 电气石的性质
• 1.2.3 电气石应用现状
• 1.3 国内外电气石改性的研究现状
• 1.4 本课题的提出及研究意义
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 月桂酰氯对电气石的表面改性
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料、试剂及实验仪器
• 2.2.2 月桂酰氯的干燥与保存
• 2.2.3 月桂酰氯对电气石表面改性的方法
• 2.3 表征和测试
• 2.3.1 活化指数的测定
• 2.3.2 接触角的测定
• 2.3.3 傅立叶红外光谱（FTIR）分析
• 2.3.4 X 射线衍射（XRD）分析
• 2.3.5 扫面电镜（SEM）分析
• 2.3.6 负离子释放量测试
• 2.3.7 差热（DTA）分析
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 反应条件对电气石改性效果的影响
• 2.4.2 傅立叶红外光谱（FTIR）分析
• 2.4.3 X 射线衍射（XRD）分析
• 2.4.4 扫描电镜（SEM）分析
• 2.4.5 负离子释放量测试分析
• 2.4.6 差热（DTA）分析
• 2.5 电气石及改性电气石/聚乙烯复合材料的制备
• 2.6 本章小结
• 第3章 斯潘 80 对电气石的改性
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料、试剂及实验仪器
• 3.2.2 司盘 80 对电气石表面改性的方法
• 3.3 表征和测试
• 3.3.1 活化指数的测定
• 3.3.2 接触角测定
• 3.3.3 浊度的测定
• 3.3.4 傅立叶红外光谱（FTIR）分析
• 3.3.5 X 射线衍射（XRD）分析
• 3.3.6 扫面电镜（SEM）分析
• 3.3.7 负离子释放量测试
• 3.3.8 差热（DTA）分析
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 反应条件对电气石改性效果的影响
• 3.4.2 傅立叶红外光谱（FTIR）分析
• 3.4.3 X 射线衍射（XRD）分析
• 3.4.4 扫面电镜（SEM）分析
• 3.4.5 负离子释放量测试分析
• 3.4.6 差热（DTA）分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 硬脂酸钠对电气石的改性
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料、试剂及实验仪器
• 4.2.2 硬脂酸钠对电气石表面改性的方法
• 4.3 表征和测试
• 4.3.1 接触角的测定
• 4.3.2 浊度的测定
• 4.3.3 傅立叶红外光谱（FTIR）分析
• 4.3.4 X 射线衍射（XRD）分析
• 4.3.5 扫面电镜（SEM）分析
• 4.3.6 负离子释放量测试
• 4.3.7 差热（DTA）分析
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 反应条件对电气石改性效果的影响
• 4.4.2 傅立叶红外光谱（FTIR）分析
• 4.4.3 X 射线衍射（XRD）分析
• 4.4.4 扫描电镜（SEM）分析
• 4.4.5 负离子释放量测试分析
• 4.4.6 差热（DTA）分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文