第23卷第1期聚酯工業(yè)VoL 23 No. 1201001Polyester IndustryJan.2010doi:10.3969/j,isn.10088261,2010.01.006蒙脫土在乙二醇中的分散性研究史君,郝翔,聶聰2,王小群(1.北京化工大學理學院北京100013;2.北京航空航天大學材料學院北京100083)摘要:以乙二醇(BG)為分散介質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彰響用激光粒度儀和光均勻的EGMT分散體系。在此基礎上對EGMM分散體系進行沉降分級可以有效除去難于分散的MMT大團W之散學顯微鏡對分散效果進行表征。結果表明采用高速剪切攪拌與超聲波分散結合的方法有助于形成蒙脫土粒徑相對小關鍵詞:蒙脫土,乙二醇分散中圖分類號:TQ223.162文獻標識碼:A文章編號:10088761(2010)0140021405聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有剛性和強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,廣泛應用于纖13實驗步驟維薄膜和包裝瓶等工程塑料領域12,采用納米蒙1.3.1MMT在EG中的分散脫土(MMT)改性的PET復合材料具有更好的耐熱、室溫下將一定量的MMT和EG配制成質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,團聚13.2MMT的沉降分級體的存在將大大影響納米MMT在PET復合材料中室溫下將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復合材料的分散以1.4表征及測試及該復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中是至關重要的。用 Mastersizer000型激光粒度儀測量分散液中國內(nèi)研究者有將納米AT0,納米SO2以及MMr的粒徑大小。將分散液稀釋到一定比例,攪拌數(shù)細Cu粉體國等用不同處理方法分散在乙二醇轉速為1700r/mino中通過原位聚合法改性PET的研究,但關于MMT1.42光學顯微鏡在EG中的分散性研究鮮有報道。本文報告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)。光學顯微鏡分辨率低1實驗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11實驗原料及試劑觀察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100mmol/100g;EC,工業(yè)表面張力影響。級,中石油遼陽化纖分公司。12設備2結果及討論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任公司;實驗室高剪切分散乳化機FSLI,上2.1.1磁力攪拌時間的影響海法孚萊機電科技發(fā)展有限公司;超聲波均化器,北由于MMT層間極性大,EG極性相對較小,MMT收稿日期:20091021。作者簡介:史君(1967-),女,江寧黑山人,高級工程師博士在讀,從事石油化工領域研究工作。2聚酯工業(yè)第23卷不能很好地分散在EG中。本實驗采用在磁力攪拌表2不同剪切轉速和時間下MMT在EG中的粒徑分布下浸泡的方式對MM進行預處理期望使MM在T-e2 Particle size distribution of MMT In EG withEG中溶脹更多EG吸附到MMT片層。圖1所示為Ifferent shear rate and time磁力攪拌2h,1d后體系的顯微鏡照片。剪切轉速/剪切時間′D(0.1)/D(0.5)/D(0.9)/從圖1中可以看出,磁力攪拌時間為1d,相比(r·min-1)未攪拌攪拌2h分散效果要好,但是仍有大的團聚。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75008.912734力攪拌能一定程度上使分散的更均勻,但由于其攪00050002.9630.拌速率限制,不能使大團聚打開。100022.16100008.7526.100002.85150002.858.5225.61(a)磁力攪拌2ha)剪切攪拌10minb)磁力攪拌1d圖1 EG/MMT磁力攪拌不同時間分散效果光學顯微鏡照片(b剪切攪拌30minFig 1 Dispersion effect optical microscope photoes ofEG/MMT with different magnetic stirring time21.2高速剪切攪拌轉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速和時間下MMT的粒徑大小,同時也用光學顯微鏡觀察了)剪切攪拌60minMMT的分散形態(tài)。其結果如表1,2所示。表1相同剪切時間不同轉速下MMT在EG中的粒徑分布Table 1 Particle size distribution of mMT血nEGw圖2EG/MMT剪切攪拌不同時間分散效果光學顯微鏡照片same shear time and different shear rateFig. 2 Dispersion effect optical microscope photoes ofEG/MMT with different shear stirring time剪切轉速/剪切時間/D(0.1)′D(0.5)/D(0.9)/表2中所列為不同剪切攪拌時間和轉速下10002.858.1522.16MMT在EG中的粒徑分布,其中D(0.1),D(0.5)和125002.918.74265D(0.9)分別代表累計分布百分數(shù)達到10%,50%和2858.5225690%時所對應的粒徑值,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理目前普遍認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,這種空化作用導致液體分子的劇烈運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動使得攪拌作用未能分離的納米的細化和分散。粒子聚集體分散成單個的顆粒或更小的聚集體,使由表1相同剪切時間不同轉速下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結果可以看出,剪切攪拌30min時體分散但是轉速過大造成體系溫度升高粒子熱運系中粒徑小的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聚,反而使粒徑增大,剪切時間對顆粒分大團聚存在,MMT粒徑分布不均勻,所以在下面的布也有相同的影響。實驗中采用剪切攪拌與超聲波結合的方法分散,并從圖2的光學顯微鏡照片也可以看出,分散效對分散效果用光學顯微鏡照片進行表征。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,大的團聚減少,30min分散效果達到最佳,大的環(huán)后,還存在很大的團聚,粒徑在20~30m之間;團聚較少,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)一些新的大團聚。這與粒達到最好,其中第4個循環(huán)后的效果更好一些;第5徑測量結果是一致的,所以在以后相關實驗中采用和第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速為1000y/mn,時間為30mn。剪切攪拌與超聲波結合的分散工藝中,當剪切與超213高速剪切攪拌與超聲波協(xié)同作用的效果聲波作用進行4個循環(huán)時,效果最佳。超聲波分散是一種強度很高的分散手段。(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)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)分散效果光學顯微鏡照片F(xiàn)ig 3 Dispersion effect optical microscope photoes of EG/ MMT shear and ultrasonic coperative with different cycle number21.43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)的團聚粒子的平均粒徑小,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切30min與剪切超聲波協(xié)同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,可以看出,4個循環(huán)后的粒徑大小沒有什么太大散效果進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)中的團聚現(xiàn)象比剪切30min從測定的結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,磁力攪拌結果得出MMT在EC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行抽濾烘干,這樣得到的MMT為進行物理分散前的工藝基礎,于是便得到了更優(yōu)粒徑較小,從而可以初步去除大團聚。的物理分散工藝:磁力攪拌浸泡24h→剪切攪拌與MMT經(jīng)過磁力攪拌沒泡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20min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聚,取。圖4中(a1),(a2),(a3),(bl),(h2),(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0min中層(a3)0min下層(b1)沉降60min上層中方(b360min下層(cl沉降120min上層(c2)120min中層(c3)120min下層圖4 EG/MMT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上對E/MMT體系進行沉降分體粒子的運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: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實驗做好基礎and Barrier Property of Poly( ethylene terephthalate)/Clay nano-composite using clay-supported catalyst[ J]. J Appl Palym Se3結論2006,100:48754879在磁力攪拌高速剪切以及高速剪切和超聲波21mawg,sd, Kat suiko Takagihybrids with improved tensile strengh[ 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第l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T02復合材料制備及其物理性材料與工程,2002,4(18):181-187能[].有色金屬,2007,59(4):37[8]宋森楊勝林李光等微細導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200分散性研究[門].功能高分子學報,204,6(2):21521923(6):18[9]王書運納米顆粒的測量與表征[刀]微納電子技術,2005,42[5]李志遠高阻隔PET的制備與性能表征[D].北京:北京航空(1):3741航天大學,2008[10]聶聰PET/ Sh-OMMT復合材料實驗研究[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,2008散性[刀,紡織學報,208,6(29):16[l高鐮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EG中的分散性研究[刀高分子化學工業(yè)出版社,2003Study on the dispersibility of MMT in EGSHI Jun, HAO Xiang NIE Cong WANG Xiao-qun?'(L. Beijing University of Chemical Technology, School of Science, Beijing 10013, China2. 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 stiming and ultrasonic dispersionmethod. Based on the sedimentation of the system, some big agglomerates are eliminated effectivelyKey words: MMT; EG; dispersioncococoeeeococecococococpcococococococococacocecacacacocacacocoeocoo書訊·〈聚酯生產(chǎn)技術資料匯編〉自20世紀70年代以來,我國先后從國外引進了一批先進的聚酯及其原料生產(chǎn)裝重已形成聚酯生產(chǎn)的強大工業(yè)體系。為了總結和文流生產(chǎn)經(jīng)驗,消化吸收引進技術,進步促進我國聚酯工業(yè)的發(fā)展,在199年由“全國聚酯生產(chǎn)技術協(xié)作組”組織國內(nèi)有關企業(yè)、科研單位、和大專院校的專家、教授撰寫,由《聚酯工業(yè)》編輯部出版的反映世界和§我國聚酯科研、生產(chǎn)狀況的《聚酯生產(chǎn)技術資料匯編》,為我國聚酯生產(chǎn)科研、教學的科8技人員和管理人員提供了一本實用性很強和價值很高的參考書。、本書為壓膜裝A開本,200千字,定價88元/本(含郵費)現(xiàn)代紡織工程叢書第一部《聚酯纖維科學與工程中國紡織出版社2001年出版SBN5064-165046·1317中國工程院院士季國標先生作序,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踐問題:在理論研究方8面,數(shù)學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,重點說明了紡8絲裝置的設計原理和技術要求,并給出部分重要參數(shù);在技術管理方面較全面地介紹國內(nèi)外高速卷繞設備的操作和維護以及部分設計原理;在工程技術方面,列舉了常用的工Q程技術經(jīng)驗數(shù)據(jù)。8本書內(nèi)容廣泛,實用性強,是聚酯纖維工程建設和生產(chǎn)技術研究的一本很好的工具8書,可供化纖專業(yè)師生和工程技術人員閱讀。本書為精裝16開本,68頁。購價:108元整。郵購辦法:請將書款通過郵局匯至《聚酯工業(yè)》編輯部款到發(fā)書地址:大連市七賢嶺任賢街1號郵編:1160238電話:018930:8023傳真:(0411)84793322ecececececececececececececececocecececececececcec