负离子塑料的制备与研究

《负离子塑料的制备与研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《负离子塑料的制备与研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、负 离 子 塑 料 的 制 备 与 研 究吴 丽 娜 1 王 新 伟 1, 2 李 青 山 1, 21 燕 山 大 学 亚 稳 材 料 制 备 技 术 与 国 家 重 点 实 验 室 河 北 秦 皇 岛 0660042 燕 山 大 学 国 家 大 学 科 技 园 燕 大 奇 才 科 技 开 发 有 限 公 司 河 北 秦 皇 岛 066004摘 要 : 综 述 了 负 离 子 添 加 剂 表 面 改 性 的 方 法 , 详 细 介 绍 了 负 离 子 塑 料 的 制 备 工 艺 : 熔 融 共 混 法 、 涂覆 法 、 负 载 催 化 聚 合 , 并 对 负 离 子 塑 料 的 发 展 做 了

2、 展 望 。关 键 词 : 负 离 子 塑 料 电 气 石 蛋 白 石 功 能 材 料 进 展随 着 社 会 的 进 步 , 出 现 了 许 多 新 的 功 能 性 的 聚 合物 添 加 剂 ( 如 光 触 媒 、 负 离 子 添 加 剂 、 纳 米 功 能 添 加 剂 等 ) , 对 改 善 人 类 的 生 活 和 生 存 环 境 起 到 了 重 要 的 作 用 。 经 研 究 发 现 空 气 负 离 子 在 卫 生 保 健 中 有 重 要 的 作 用 , 负 离 子 可 以 抑 制 体 内 的 活 性 氧 , 促 进 新 陈 代 谢 , 改 善 体 质 , 活 化 心 肺 功 能 , 使

3、人 易 于 恢 复 疲 劳 , 促 进 血 液 中 钠 、 钙 的 离 子 化 , 使 正 在 酸 性 化 的 血 液 变 为 弱 碱 性 。 各 种 典 型 环 境 内 负 离 子 浓 度 (个 /cm3)为 :城 市 居 室 为 4050; 街 道 绿 化 地 带 为 100200; 旷 野 郊 区 为7001000; 乡 村 为 5000; 海 滨 、 森 林 、 瀑 布 等 疗 养 地 区 可 达 10000 以 上 13。 目 前 可 以 释 放 负 离 子 的 功 能 材 料 见 表 1。表 1 可 以 释 放 负 离 子 的 功 能 材 料 4 6 由 于 填 料 与 聚 合 物

4、 在 化 学 结 构 和 物 理 形 态 上 存在 着 显 著 的 差 异 , 两 者 缺 乏 亲 和 性 , 因 此 必 须 对 填 料 进 行 表 面 活 化 处 理 , 以 使 填 料 与 聚 合 物 两 者 之 间 达 到 很 好 的 浸 润 。 填 料 表 面 改 性 是 对 填 料 的 性 质 进 行 优 化 开 拓 新 的 应 用 领 域 , 提 高 工 业 价 值 和 附 加 值 的 有 效 途 径 之 一 。 通 过 改 变 填 料 表 面 原 有 的 性 质 如 亲 油 性 、 吸 油 率 、 浸 润 性 、 聚 合 物 黏 度 等 , 可 以 改 善 填 料 与 聚 合

5、物 的 亲 合 性 、 相 容 性 以 及 加 工 流 动 性 、 分 散 性 ; 增 强 填 料 与 聚 合 物 界 面 之 间 的 结 合 力 ; 使 复 合 材 料 的 综 合 性 能 得 到 显 著 的 提 高 , 因 而 填 料 改 性 技 术 的 发 展 就 成 为 当前 很 活 跃 的 研 究 课 题 。1 .2 偶 联 剂 的 应 用偶 联 剂 是 一 种 能 够 增 强 无 机 填 料 与 聚 合 物 之 间 亲 和 力 的 有 机 化 合 物 。 它 通 过 对 无 机 填 料 进 行 化 学 反 应 或 物 理 包 覆 等 方 法 , 使 填 料 表 面 由 亲 水 性

6、变 成 亲 油 性 , 达 到 与 聚 合 物 的 紧 密 结 合 , 从 而 提 高 材 料 的 综 合 性 能 。 目 前 使 用 最 多 的 偶 联 剂 是 硅 烷 偶 联 剂 、 钛 酸 酯 和 铝 酸 酯 偶 联 剂 。其 中 硅 烷 偶 联 剂 又 是 品 种 最 多 用 量 最 大 的 一 种 , 主 要 用 于 填 充 热 固 性 树 脂 的 玻 璃 纤 维 和 颗 粒 状 含 硅 填 料 的 表 面 处 理 。 如 采 用 硅 烷 偶 联 剂 对 云 母 进 行 预 处 理 , 可 以 明 显 提 高 云 母 填 充 聚 丙 烯 复 合 材 料 的 力 学 性 能 、 热 性

7、 能 和 电 性 能 。与 硅 烷 偶 联 剂 不 同 , 钛 酸 酯 偶 联 剂 能 赋 予 填 充 体 系 较 好 的 综 合 性 能 , 如 钛 酸 酯 偶 联 剂 处 理 碳 酸 钙 、 碳1 负 离 子 添 加 剂 的 表 面 处 理1 .1 表 面 处 理 的 作 用 作 者 简 介 : 吴 丽 娜 ( 1981- ) , 女 , 燕 山 大 学 高 分 子 材 料 与 工 程 系 硕 士 研 究 生 , 从 事 光 电 聚 合 物 、 负 离 子 材 料 的 开 发 与 应 用 。www . cn- pla s tics . ne t 43MARCH 新 技 术 新 产 品黑 、

8、 玻 璃 纤 维 和 滑 石 粉 时 , 能 与 无 机 填 料 表 面 的 自 由质 子 反 应 , 在 填 料 表 面 形 成 有 机 单 分 子 层 , 因 而 能 有 效 改 善 无 机 填 料 与 聚 烯 烃 之 间 的 相 容 性 。 总 之 , 填 充 聚 合 物 复 合 材 料 的 性 能 除 了 依 赖 于 无 机 填 料 与 聚 合 物 本 身 性 质 外 , 还 取 决 于 它 们 之 间 的 界 面 作 用 。 因 此 , 研 究 聚 合 物 的 填 充 改 性 技 术 , 对 合 理 的 选 择 无 机 填 料 的 种 类 及 其 性 质 , 并 对 填 料 表 面

9、进 行 适 当 的 改 性 , 从 而 设 计 出 界 面 黏 结 良 好 的 高 性 能 的 复 合 材 料 , 具 有 十分 重 要 的 指 导 意 义 。为 球 形 。 而 释 放 负 离 子 PP 由 于 其 二 次 结 晶 的 作 用 ,其降 温 结 晶 过 程 不 适 合 用 Ozawa 方 法 进 行 研 究 。 吴 丽 娜 等 11采 用 秦 皇 岛 燕 大 奇 才 科 技 开 发 有 限 公 司 的 负 离子 添 加 剂 制 备 了 释 放 负 离 子 的 PP, 并 研 究 了 不 同 配比 下 的 加 工 流 变 性 能 , 负 离 子 PP 是 典 型 的 切 力 变

10、稀流 体 , 属 于 假 塑 性 流 , 负 离 子 添 加 剂 量 ( 10% 以 下 ) 的改 变 不 会 明 显 改 变 粘 流 活 化 能 。此 外 , 还 可 以 将 制 备 的 负 离 子 聚 丙 烯 母 料 、 聚 酯 母 料 等 , 进 行 熔 融 纺 丝 , 制 备 具 有 释 放 负 离 子 的 功 能 纤 维 8、 10、 12、 13、 17、 18。 负 离 子 纤 维 具 有 了 释 放 负 离 子 、 抗 菌抑 菌 等 功 能 , 可 以 应 用 在 纺 织 品 中 。2 负 离 子 塑 料 的 制 备 工 艺2 .1 负 离 子 添 加 剂 与 聚 合 物 共

11、混负 离 子 添 加 剂 与 聚 合 物 熔 融 共 混 是 制 备 负 离 子 塑 料 最 常 用 , 也 是 最 易 工 业 化 生 产 的 方 法 。 首 先 采 用 钛 酸 酯 偶 联 剂 或 硅 烷 偶 联 剂 将 负 离 子 添 加 剂 进 行 表 面 改 性 , 按 比 例 ( 1% 15%) 与 树 脂 ( PP、 PE、 ABS、 PA66 等 ) 高 速 混 合 , 而 后 采 用 双 螺 杆 挤 出 机 进 行 熔 融 共 混 , 挤 出 造 粒 , 制 备 负 离 子 母 粒 , 最 后 根 据 不 同 的需 要 用 于 制 备 负 离 子 塑 料 制 品 。2 .2

12、采 用 涂 层 、 涂 覆 等 方 法 制 备 负 离 子 塑 料在 一 些 特 殊 的 领 域 , 对 塑 料 的 外 观 、 力 学 性 能 要 求 比 较 严 格 , 如 电 视 机 外 壳 、 冰 箱 外 壳 等 。 家 用 电 器 、 办 公 用 品 、 家 具 等 和 人 们 生 活 相 关 的 塑 料 材 料 , 多 数 需 要 经 过 表 面 处 理 , 如 杀 菌 消 毒 、 表 面 涂 覆 、 表 面 打 磨 等 。可 以 采 用 涂 层 或 涂 覆 等 方 法 制 备 负 离 子 塑 料 。 首 先 选 用 合 适 的 负 离 子 添 加 剂 , 按 比 例 ( 1 10

13、%Wt) 加 入 到 涂 覆 液 中 , 混 合 均 匀 后 即 可 涂 覆 到 相 应 的 塑 料 表 面 。 此 方 法 制 备 负 离 子 涂 覆 液 时 , 需 要 对 负 离 子 添 加 剂 进 行 相 应 的 表 面 改 性 , 使 负 离 子 添 加 剂 在 涂 覆 液 中有 好 的 分 散 性 、 悬 浮 性 , 避 免 颗 粒 团 聚 和 沉 淀 的 产 生 。图 1 负 离 子 塑 料 制 备 工 艺 路 线2 .3 烯 烃 聚 合 阶 段 加 入 负 离 子 添 加 剂李 青 山 等 14 16 人 研 究 发 现 具 有 纳 米 级 微 孔 的胡 玉 洁 等 报 导 了

14、 嫩 江 特 有 的 蛋 白 石 页 岩 与ABS 复 合 材 料 的 制 备 , 采 用 适 当 的 钛 酸 酯 偶 联 剂 , 解 决 了 蛋 白 石 与 基 体 树 脂 的 相 容 性 问 题 。 制 备 的 负 离 子塑 料 可 以 释 放 负 离 子 的 量 达 到 1000 个 cm3, 大 于 旷7,OPAL, OPAL 经 改 性 复 配 后 制 备 成 负 离 子 添 加 剂 。OPAL 具 有 高 的 比 表 面 积 达 到 217m2 g, 有 强 的 吸 附 性 , 属 于 介 孔 材 料 。 介 孔 材 料 是 负 载 催 化 剂 制 备 聚 烯 烃 的 良 好 载

15、体 , MCM- 41、 MCM- 42、 蒙 脱 土 等 都 是 良好 的 催 化 剂 载 体 。 通 过 实 验 研 究 , 由 于 OPAL 的 特 殊野 郊 区 的 负 离 子 浓 度 ; 添 加 3%蛋 白 石 的 复 合 材 料 粘流 活 化 能 降 低 18kJ mol; 复 合 材 料 的 力 学 性 能 略 有结 构 ( 图 2, 3) , OPAL 负 载 催 化 剂 制 备 的 聚 烯 烃 , 反提 高 , 添 加 3%蛋 白 石 的 复 合 材 料 冲 击 强 度 和 拉 伸 强度 分 别 为 58kJ m2 和 49MPa。胡 傲 等 9, 采 用 熔 融 共 混 的 方 法 制 备 了 释 放 负 离 子 的 PP, 并 研 究 了 其 等 温 结 晶 动 力 学 和 非 等 温 结 晶 动 力 学 。 释 放 负 离 子 PP 的 成 核 机 理 和 生 长 方 式 与 PP 不 同 ; PP 的 降 温 结