第23卷第1期聚酯工業(yè)Vol 23 No. 1201001yester IndustryJan.2010doi:10.3969/f.in.10088261.2010.01.006蒙脫土在乙二醇中的分散性研究史君,郝翔2,聶聰2,王小群(1北京化工大學(xué)理學(xué)院,北京100013;2.北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院,北京100083)摘要:以乙二醇(EG)為分散介質(zhì)研究了不同分散及處理方法對蒙脫土(MMT)在乙二醇中分散性的影響用激光粒度儀和光學(xué)顯微鏡對分散效果進(jìn)行表征。結(jié)果表明采用高速剪切攪拌與超聲波分散結(jié)合的方法有助于形成蒙脫土粒徑相對小而分散均勻的EG/MMT分散體系。在此基礎(chǔ)上對EC/MMr分散體系進(jìn)行沉降分級可以有效除去難于分散的MMT大團(tuán)聚粒子。關(guān)鍵詞:袋脫土,乙二醇分散中圖分類號:TQ223.162文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10088261(2010)014002105聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有剛性和強(qiáng)京東方康明科技開發(fā)有限公司。度大、抗蠕變和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于纖1.3實(shí)驗(yàn)步驟維薄膜和包裝瓶等工程塑料領(lǐng)域12,采用納米蒙1.31MMT在EG中的分散脫土(MMT)改性的PET復(fù)合材料具有更好的耐熱室溫下將一定量的MMT和EC配制成質(zhì)量比阻隔和阻燃性能。然而納米MMT由于粒徑小、為1:15的混合液,采用磁力攪拌高速剪切以及超表面能大,具有自發(fā)團(tuán)聚的趨勢,而且其層間親聲波分散等方法分散一定時間待用。水極性大在極性較小的乙二醇中不易分散,團(tuán)聚1.3.2MMT的沉降分級體的存在將大大影響納米MMT在PET復(fù)合材料中室溫下將MMT在磁力攪拌條件下浸泡24h,高發(fā)揮作用。速剪切攪拌與超聲波協(xié)同作用4個周期(剪切分散本課題前期研究發(fā)現(xiàn)通過原位聚合法制備10mn,超聲波5min為1個周期)后靜置沉降不同PET/MMT復(fù)合材料,MMT在組分乙二醇(EG)中的時間待用分散好壞對MMT在 PET/MMT復(fù)合材料的分散以1.4表征及測試及該復(fù)合材料的性能有重要影響。因此,將MMT1.4.1激光粒度儀以較小粒徑均勻分散在EG中是至關(guān)重要的用 Mastersizer2000型激光粒度儀測量分散液中國內(nèi)研究者有將納米AT00,納米SO2(以及MMT的粒徑大小。將分散液稀釋到一定比例攪拌微細(xì)Cu粉體等用不同處理方法分散在乙二醇轉(zhuǎn)速為1700r/min中通過原位聚合法改性PET的研究,但關(guān)于MMT1.4.2光學(xué)顯微鏡在EG中的分散性研究鮮有報(bào)道。本文報(bào)告MMT將分散液取樣滴在載玻片上,用蓋玻片壓緊,用分散在EG中的研究,不同的分散及處理方法對 Motic Ba300型光學(xué)顯微鏡(放大倍數(shù)為400)觀察MMT在EG中分散效果的影響。MMT在EG中的分散形態(tài)。光學(xué)顯微鏡分辨率低1實(shí)驗(yàn)部分能觀察到的顆粒大小有限并且取樣代表性較差但是對于分散性不很好的 EG/MMT體系,可以大致1.1實(shí)驗(yàn)原料及試劑觀察MMT的分散形態(tài),并且是一種快速在線觀察鈉基MMT,工業(yè)級,浙江豐虹粘土化工有限公分散效果的方法,避免了分散液中溶劑揮發(fā)造成的司,陽離子交換容量為100mmo/100g;EC,工業(yè)表面張力影響級,中石油遼陽化纖分公司。12設(shè)備2結(jié)果及討論CL3型恒溫加熱磁力攪拌器,鞏義市予華儀器2.1不同分散方法對MMT在EG中分散效果作用有限責(zé)任公司;實(shí)驗(yàn)室高剪切分散乳化機(jī)FSLI,上2.1.1中國煤化工海法孚萊機(jī)電科技發(fā)展有限公司;超聲波均化器,北由CNMHG相對較小MMT收稿日期:20091021作者簡介:史君(1967-),女,遼寧黑山人,高級工程師博士在讀從事石油化工領(lǐng)域研究工作。聚酯第23卷不能很好地分散在EG中。本實(shí)驗(yàn)采用在磁力攪拌表2不同剪切轉(zhuǎn)速和時間下MMT在EG中的粒徑分布下浸泡的方式對MMT進(jìn)行預(yù)處理,期望使MMT在Ta2 Particle stze distribution of MMT in EG withEG中溶脹,更多EG吸附到MMT片層。圖1所示為different shear rate and time磁力攪拌2h,1d后體系的顯微鏡照片。剪切轉(zhuǎn)速/剪切時間′D(0.1)/D(0.5)/D(0.9)/(r.min")從圖1中可以看出,磁力攪拌時間為1d,相比未攪拌3.500.3335.32攪拌2h分散效果要好,但是仍有大的團(tuán)聚。磁力3.179.5932.26攪拌2d時,粒子的分散效果并沒有明顯的改善,磁2.968,9127.34力攪拌能一定程度上使分散的更均勻,但由于其攪30.65拌速率限制,不能使大團(tuán)聚打開1000022.161000050012500a磁力攪拌2h(b)磁力攪拌1d圖1EG/MMT磁力攪拌不同時間分散效果光學(xué)顯微鏡照片(b)剪切攪拌30minFig. 1 Dispersion effect optical microscope photoes ofEG/MMT with different magnetic stirring time2.1.2高速剪切攪拌轉(zhuǎn)速和時間的作用對于高速剪切攪拌對MMT在EG中的分散效果,采用激光粒度儀測量不同剪切轉(zhuǎn)速和時間下MMT的粒徑大小,同時也用光學(xué)顯微鏡觀察了()剪切攪拌60minMMT的分散形態(tài)。其結(jié)果如表1,2所示。表1相同剪切時間不同轉(zhuǎn)速下MMT在EG中的粒徑分布Table 1 Particle size distribution of MMT in EG with圖2EG/MMT剪切攪拌不同時間分散效果光學(xué)顯微鏡照片same shear time and different shear ratFig. 2 Dispersion effect optical microscope photoeEG/MMT with different shear stirring time剪切轉(zhuǎn)速/剪切時間/D(0.1)′D(0.5)/D(0.9)/V凵中國煤化工拌時聞和轉(zhuǎn)速下32.26MMT2.858.1522.16CNMHG(0.1),D(0.5)和301250026.56D(0.9)分別代表累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到10%,0%和15002.8590%時所對應(yīng)的粒徑值,其中D(0.9)為主要參考數(shù)值第1期史君,等:蒙脫土在乙二醇中的分散性研究由剪切分散和未剪切的粒徑比較可以得出,未超聲波分散作用的機(jī)理目前普遍認(rèn)為與空化作用有剪切時,MMT在EG中各個分布水平的粒徑都要比關(guān),這種空化作用導(dǎo)致液體分子的劇烈運(yùn)動,壓力和剪切后要大說明剪切攪拌作用有助于MMT顆粒液體分子的劇烈運(yùn)動使得攪拌作用未能分離的納米的細(xì)化和分散。粒子聚集體分散成單個的顆?；蚋〉木奂w使由表1相同剪切時間不同轉(zhuǎn)速下MMT粒徑比納米粒子能夠在溶液中分散,因而減少了納米粒子較可以看出相同剪切時間下,隨著轉(zhuǎn)速的提高,粒的聚集現(xiàn)象提高了它在基體中分布的均勻性。徑呈先小后大的分布,雖然剪切作用有利于顆粒的從2.1.2結(jié)果可以看出,剪切攪拌30min時體分散,但是轉(zhuǎn)速過大,造成體系溫度升高,粒子熱運(yùn)系中粒徑小的MMT占的比例最大,但是從所有攪動加劇,顆粒碰撞概率增加,小顆粒由于大的比表面拌時間的顯微鏡照片看體系中一直有不同程度的積更容易團(tuán)聚反而使粒徑增大,剪切時間對顆粒分大團(tuán)聚存在,MMT粒徑分布不均勻,所以在下面的布也有相同的影響。實(shí)驗(yàn)中采用剪切攪拌與超聲波結(jié)合的方法分散,并從圖2的光學(xué)顯微鏡照片也可以看出,分散效對分散效果用光學(xué)顯微鏡照片進(jìn)行表征果并不是隨著剪切攪拌時間的延長而不斷提高的。如圖3所示,MMT在EG中的分散效果并不是剪切攪拌10min時,體系中存在明顯的大團(tuán)聚,20隨著時間的增長而不斷的改善的。其中在前2個循min,大的團(tuán)聚減少,30min分散效果達(dá)到最佳,大的環(huán)后,還存在很大的團(tuán)聚,粒徑在20~30m之間;團(tuán)聚較少,而此后隨著時間的增長分散效果不但沒在第3和第4個循環(huán)后,很大的團(tuán)聚消失,分散狀態(tài)有得到改善反而會出現(xiàn)一些新的大團(tuán)棗。這與粒達(dá)到最好,其中第4個循環(huán)后的效果更好一些;第5徑測量結(jié)果是一致的,所以在以后相關(guān)實(shí)驗(yàn)中,采用和第6個循環(huán)后,分散效果沒有明顯的改善。所以,高速剪切攪拌轉(zhuǎn)速為10000y/min,時間為30mn。剪切攪拌與超聲波結(jié)合的分散工藝中,當(dāng)剪切與超2.1.3高速剪切攪拌與超聲波協(xié)同作用的效果聲波作用進(jìn)行4個循環(huán)時,效果最佳。超聲波分散是一種強(qiáng)度很高的分散手段。(a)剪切超聲協(xié)同1個循環(huán)b)剪切超聲協(xié)同2個循環(huán)()剪切超聲協(xié)同3個循環(huán)d剪切超聲協(xié)同4個循環(huán)(e)剪切超聲協(xié)同5個循環(huán)(剪切超聲協(xié)同6個循環(huán)圖3EG/MMT剪切與超聲波協(xié)同不同循環(huán)次數(shù)分散效果光學(xué)顯微鏡照片F(xiàn)ig3 Dispersion effect optical microscope photoes of EG/MMT shear and ultrasonic coperative with different cycle number2.1.43種分散方法分散效果對比較磁力攪拌有明顯提高,主要體現(xiàn)在沒有很大(20通過考察時間對磁力攪拌,剪切攪拌剪切攪拌m以上)的團(tuán)娶粒子的平均粒徑小,分散更均勻與超聲波協(xié)同這3種分散工藝分散效果的影響確定在剪中國煤化工4個循環(huán)的對比每種分散方法的最佳時間現(xiàn)對這3種方法的較好分中,可CNMHG小沒有什么太大散效果進(jìn)行比較,以便確定效果更好的工藝組合。的差別,但是4個循環(huán)中的團(tuán)聚現(xiàn)象比剪切30從測定的結(jié)果可以看出,剪切攪拌及剪切超聲的少一些,而且體系更加均勻。因此,在3種分散方波協(xié)同4個循環(huán)對鈉基MMT在EG中的分散效果法中剪切超聲波4個循環(huán)的效果最好其次是剪切聚酯工業(yè)第23卷攪拌30min。另外,磁力攪拌結(jié)果得出MMT在EG沉降法,通過大粒子的沉降分層,將下層的沉降取中浸泡過夜有利于下一步分散,所以將浸泡過夜作出,剩下混合溶液進(jìn)行抽濾烘干,這樣得到的MMT為進(jìn)行物理分散前的工藝基礎(chǔ),于是便得到了更優(yōu)粒徑較小,從而可以初步去除大團(tuán)聚。的物理分散工藝:磁力攪拌浸泡24h→剪切攪拌與MMT經(jīng)過磁力攪拌浸泡24h,剪切攪拌與超聲超聲波協(xié)同4個循環(huán)波協(xié)同4個循環(huán)處理,靜置20mn后燒杯底部出現(xiàn)2.2蒙脫土沉降分級效果及分析沉淀,厚度不超過1mm,到60min時厚度近2mm采用3種物理分散方法,雖然能得到相對較好取樣時上與中均在混合液區(qū),下的樣品在沉淀區(qū)中的均勻分散體系,但是無法消除體系中的大的團(tuán)聚,取。圖4中(a1),(a2),(a3),(b),(b2),(b3),分散效果不能得到更大的改善。所以,考慮通過剪(c1),(c2),(c3)分別為靜置0min,30min,60min,切超聲波協(xié)同4個循環(huán)來分散鈉基MMT,然后采用120min時的上、中、下層樣品。a1沉降0min上層2)0min中層(a30min下層(b1)沉降60min上層b260min中層(b360mn下層(c1)沉降120min上層(c2)120min中層圖4EG/MT經(jīng)過剪切超聲波協(xié)同4次循環(huán)沉降不同時間不同層顯微鏡照片F(xiàn)ig 4 Different layer optical microscope photoes of EG/MMt by shear and ultrasonic cooperative 4 timescycle with different sedimentation time隨著時間的增加,沉淀出現(xiàn),溶液開始分層,而協(xié)同作用4個循環(huán)分散效果最好,大團(tuán)聚較少且體且在溶液的上中下三部分中取樣對比可以看出,總系較均勻在此基礎(chǔ)上對EG/MMT體系進(jìn)行沉降分體粒子的運(yùn)動趨勢是大粒子向下部沉淀,下層的大級處理,可以得到更好的分散體系。粒子逐漸增多團(tuán)聚在一起,而中上層的大粒子逐漸減少到?jīng)]有分散良好。因此沉降法可以將大粒子參考文獻(xiàn):去除,從而獲得粒徑更小的鈉基MMT,為下一步的[1] Won Joon Choi, Hejoon Kim, Kwan Han Yoon,aa. Preparation實(shí)驗(yàn)做好基礎(chǔ)。中國煤化工phthalate )/Clay nano-3結(jié)論CNMHG在磁力攪拌高速剪切以及高速剪切和超聲波22mam,1啊,M,hybrids with improved tensile strength[ J]. Materials Letters, 2003協(xié)同作用3種分散方法中,高速剪切攪拌和超聲波(57):1858-1862第1期史君等:蒙脫土在乙二醇中的分散性研究[3]王娜喬生儒楊斌PET/納米TO2復(fù)合材料制備及其物理性材料與工程,2002,4(18):181487能[J]有色金屬,200,59(4):337[8]宋森楊勝林李光等微細(xì)導(dǎo)電粉體碘化亞銅在乙二醇中的4]李佳民孫勇張兆國納米粉體的分散[]科技信息2006,分散性研究[刀].功能高分子學(xué)報(bào),204,6(2):21521923(6):8[9]王書運(yùn)納米顆粒的測量與表征[冂]微納電子技術(shù),2005,42[5]李志遠(yuǎn)高阻隔PET的制備與性能表征[D].北京:北京航空(1):374110〕聶聰PET/ Sb-oMMT復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)研究[D].北京:北京航[6陳曉瞢王魯民納米AT0在制備抗靜電PET單體EG中的分空航天大學(xué),2008散性[刀],紡織學(xué)報(bào)2008,6(29):16[]高濠孫靜,劉陽橋納米粉體的分散及表面改性M]北京:7]王銳納米SO2在PET單體EC中的分散性研究[]高分子化學(xué)工業(yè)出版社,2003Study on the dispersibility of MMT in EGSHI Jun', HAO Xiang,, NIE Cong WANG Xiao-qun(1. Beijing University of Chemical Technology, School of Science, Beijing 10013, China;2. School of Material Science And Engineering, Beihang University, Beijing 100083, ChinaAbstract: When EG was used as a dispersion medium, the effects of dispersion methods on the dispersibility of mMTin EG were studied. The dispersibility was characterized by using laser particle analyzer and optical microscope.Theresults show that a good disperse system is obtained by cooperating high speed shear stirring and ultrasonic dispersionmethod. Based on the sedimentation of the system, some big agglomerates are eliminated effectively.Key words: MMT; EG; dispersion·書訊·〈聚酯生產(chǎn)技術(shù)資料匯編〉8自20世紀(jì)0年代以來我國先后從國外引進(jìn)了一批先進(jìn)的聚酯及其原生產(chǎn)裝重,已形成聚酯生產(chǎn)的強(qiáng)大工業(yè)體系。為了總結(jié)和交流生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),消化吸收引進(jìn)技術(shù),進(jìn)8步促進(jìn)我國聚酯工業(yè)的發(fā)展,在199年由“全國聚酯生產(chǎn)技術(shù)協(xié)作組”組織國內(nèi)有關(guān)企業(yè)科研單位、和大專院校的專家,教授裸寫由(酯工業(yè)編輯部出版的反映世界和8我國聚科聽生產(chǎn)狀況的《聚酯生產(chǎn)技術(shù)資料匯編),為我國聚酯生產(chǎn)、科研教學(xué)的科§技人員和管理人員提供了一本實(shí)用性很強(qiáng)和價值很高的參考書。本書為壓膜裝A4開本,1200千字,定價88元/本(含郵費(fèi))氵現(xiàn)代紡織工程叢書第一部〈聚酯纖維科學(xué)與工程中國紡織出版社2001年出版SBN5064-165046T·1317中國工程院院士季國標(biāo)先生作序,著名化纖工程專家郭大生,王文科編著。內(nèi)容提要:全面介紹聚酯纖維生產(chǎn)所需的理論和面臨的實(shí)踐問題:在理論研究方8面,教學(xué)模擬了各種紡絲過程,以求量化生產(chǎn)工藝過程;在裝置研究方面,重點(diǎn)說明了紡§絲裝置的設(shè)計(jì)原理和技術(shù)要求,并給出部分重要參數(shù);在技術(shù)管理方面,較全面地介紹國內(nèi)外高速卷燒設(shè)備的操作和單護(hù)以及分設(shè)計(jì)原理:在工程技術(shù)方雨,列舉了常用的工8程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。8本書內(nèi)容廣泛,實(shí)用性強(qiáng),是聚酯纖維工程建設(shè)和生產(chǎn)技術(shù)研究的一本很好的工具書可供化纖專業(yè)師生和工程技術(shù)人員閱讀。本書為精裝16開本,688頁。郵購價:10元整中國煤化工郵購辦法請將書款通過郵局匯至《聚酯工業(yè)CNMHG地址:大連市七賢嶺任賢街1號郵編:1168電話(01187930289201傳真:(0411)8479332