铝酸酯对电气石的表面改性及其表征.pdf

2011年9月,第17卷,第3期,447-451页
高校地质学报
September 2011, Vol 17, No3, p. 447-451
Geological Journal of China Universities
铝酸酯对电气石的表面改性及其表征
胡应模,熊佩,杨雪,边静,朱建华,王清岭
中国地质大学材料科学与工程学院,北京,10083
摘要:本文以铝酸酯为改性剂对电气石的表面改性反应进行了探讨,结果表明,以苯为溶剂,铝酸酯的用量为电气石的
1.5%,70℃下搅拌0.5h,可使政性电气石的活化指数达到97%;所得铝酸酯改性电气石表面具有较强的疏水特性,而没有影
响其晶体结构。
关键词:电气石;铝酸酯;表面改性;活化指数;疏水性
中图分类号:P579
文献标识码:A
文章编号:1006-7493(2011)03-0447-05
Aluminic Ester Modified Tourmaline Powder and Characterization
HU Ying-mo, XIONG Pei, YANG Xue, BIAN Jing, ZHU Jian-hua, WANG Qing-ling
School of Materials Science and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
Abstract: The surface modification of the tourmaline powder with an aluminic ester was discussed. The experimental results
showed that the activation index of aluminic ester modified tourmaline powder reached to 97% when 1.5% aluminic ester reacted
with tourmaline powder at 70 C for 0.5 h in benzene; and the aluminic ester modified tourmaline had an excellent hydrophobic
property, but with no change in crystal configuration of tourmaline
Key words: tourmaline; aluminic ester; surface modification; activation index; hydrophobic property
First author: Hu Yingmo Professor. E-mail: huyingmo(@cugb. edu. en
电气石( tourmaline)是一种含硼、铝、钠、以及水滴转移,使空气得以浄化,所以,电气石是
铁、锂环状结构的硅酸盐矿物(潘兆橹,1985),化一种优良的功能环境材料,用于室内涂料和家具、
学式可简写为 NAR,A[Si,018](BO)2(OH),广泛电器等的涂层材料等,产生的负离子能净化室内空
地分布在世界各地,常分为镁电气石(R=Mg
气;此外,随着温度的变化,矿物结晶体两端产生
铁电气石(R=Fe)、锂电气石(R=Li)及锰电气电压,其极性离子在平衡位置振动引起偶极距变化
石(R=Mn)。因其具有压电性和热电性的特点而而产生远红外电磁辐射(Redy,2007; Liang,
受到人们广泛的关注,在温度或压力发生变化的条2006),可使人体产生热效应和共振吸收效应,对
件下,电气石晶体能产生电势差,使周围的空气发人体具有保健作用。所以,若能将电气石负载到聚
生电离,使附着于邻近的水和氧分子转化为负氧离合物纤维分子上,对开阔电气石更广泛的应用领域
子( Meinhold,2010; Garda,2009)。产生的负以及功能保健产品的开发均具有极其重要的意义
氧离子在空气中移动,使负电荷向灰尘、烟雾微粒(魏健等,2003;王敏等,2007)。
收稿日期:2011-02-22;修回日期:2011-03-25
基金项目:国家自然科学基金(51072187)资助
作者简介:胡应模,1964年生,男,教授,研究方向:矿物材料的改性及其复合材料;E-mail:huyingmo(@ugb.edu.cn
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高校地质学报
17卷3期
然而,电气石微粉与聚合物表面性能差异较1.2铝酸酯改性电气石的实验
大,难以直接牢固结合,在非极性聚合物中分散
往100mL三口烧瓶中加入超细电气石粉5g,
稳定性差,导致材料的力学性能下降,从而影响15%的铝酸酯和苯50mL,70℃下搅拌0.5b,将所
其整体综合性能。为了提高电气石与聚合物树脂得混合物进行离心分离,滤掉上层苯溶液,烘干
基体的相容性和分散稳定性,制备性能优良的远研细待用。
红外辐射及负氧离子释放型功能复合材料,需要
測试与分析方法
对电气石的表面进行有机化改性,因此,近年来1.3.1活化指数的测定
电气石的表面有机化改性受到人们的关注(任飞
依据原化工部标准(HCm2567)测定改性后
等,2005;王平等,2008; Wang et al.,2006)。电气石的活化指数,取50mL水放入100mL的烧杯
本文以铝酸酯为改性剂对电气石的表面改性反应中,称取1.0g(M。)已经改性的电气石粉体样品
进行了探讨,依据活化指数及其在石蜡溶液的浊倒入水中,充分搅拌5min,然后静置5h,直至烧
度为主要参数,详细考察了不同实验条件对铝酸杯中部的浑浊液变澄清为止,收取水面上层悬浮
酯与电气石反应的影响,并对铝酸酯改性电气石的电气石粉末千燥后称重(M1)。
的结构进行了表征。
活化指数(H)=(漂浮物料的质量样品总重
1实验部分
量)×100%=(MM6)×100%。
1.3.2测量浊度
1.1试剂及仪器
称取1.0g已经改性的电气石粉体放入100mL
超细电气石粉,粒度为8000目(ds1.75um,的烧杯中,加入80mL液体石蜡,搅拌5min使其充
5.23pm),纯度为98%,河北省灵寿县燕新矿分混合,静置12h后,用SGZ-2型浊度测试仪测量
产加工厂产品;铝酸酯偶联剂(LD-B),扬州立上层液体的浊度。
达树脂有限公司;N,Nー二甲基甲酰胺(DMF),
分析纯,西陇化工股份有限公司;苯溶液,分析
2结果与讨论
纯,北京化工厂;液体石蜡,化学纯,天津市福2.1反应时间对电气石改性效果的影响
晨化学试剂厂。
铝酸酯对电气石的改性效果随反应时间的变
SCZ-2型浊度测试仪,上海悦丰仪器有限公化如图1和图2所示。图1显示反应时间对所得产物
司; Spectrum100系列傅立叶变换红外光谱仪,玻的活化指数没有明显的影响,但产物石蜡溶液的
金埃尔默仪器(上海)有限公司生产;D/max-rA浊度随反应时间的变化较大(图2),在0.5h时所
12kwX射线衍射仪,日本 Rigaku分公司;S450型得产物的石蜡溶液的浊度最大,所以取0.5h为该
扫描面子显微鏡,日本日立公司。
反应的最佳反应时问。
500
8
75
300
200
100
0
50
0.60.91.21.51.82.1