原文
,卷:14(1)
硅酸盐基高分子复合材料的合成、表征及形成机理
收到:2017年12月3日接受:2017年12月27日;发表:2017年12月28日
引用:张志强,张志强,等。聚合物复合材料硅酸盐基;合成,表征和形成机理。机械工程学报,2017;14(1):121
摘要
采用沉淀法合成了硅酸镁。用无机离子交换剂镁硅酸盐浸渍聚丙烯酰胺丙烯酸和聚丙烯酰胺丙烯腈,通过共同单体在辐射剂量为25、65和90 KGy的γ辐射引发聚合,合成了聚丙烯酰胺丙烯酸和聚丙烯酰胺丙烯腈。采用序贯x射线荧光光谱仪、x射线衍射、差热-热重分析和红外光谱研究了复合材料的结构特征。研究了复合材料的形成机理,结果表明,复合材料的聚合过程是通过加成聚合进行的,而硅酸镁的浸渍是通过缩聚反应进行的。
关键字
Magneso-silicate;Co-monomers;伽马辐射;缩聚反应。
简介
无机离子交换材料在分析化学中发挥着重要作用,最初是基于其耐化学攻击以及耐热和抗辐射性[1,2].聚合物可通过自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合等多种技术合成[3.].通过不同的表征方法可以考察其结构性能、力学性能和热性能,从而确定其结构性能的关系[3.,4].最近,聚合物由于其优越的材料性能,已应用于汽车、建筑、电子、化妆品和制药等各个领域。功能聚合物光致变色的[5],电致变色[6]及光电[7]函数是最近开发的。使用聚合物具有可调谐折光特性的光调制器、光学滤光器或电光波导器件已被报道[8].具有特殊性能的新型无机离子交换剂的开发仍需重视,其在各个领域的应用有待探索。合成离子交换剂被广泛应用于不同的领域,从环境修复[1,9,10],水软化[10]、湿法冶金[10]和选择性吸附[11,12]至医疗应用[13-15].早期合成了以硅酸盐盐和聚丙烯酰胺、丙烯酸、钛酸硅为基础的不同材料[1,11,16]并用于去除工业和危险中的一些重金属浪费解决方案。
本文采用沉淀法合成了无机离子交换材料硅酸镁(MgSi)。通过辐射剂量分别为25、65和90 KGy的γ辐射引发聚合,合成了聚丙烯酰胺丙烯酸P (AM-AA)、聚丙烯酰胺丙烯腈P (AM-AN)、聚丙烯酰胺丙烯酸镁硅酸盐{P (AM-AA)-MgSi}和聚丙烯酰胺丙烯腈镁硅酸盐{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。准备的复合材料采用不同的分析技术对其进行了分析,并与原有的离子交换特性进行了比较。
实验的程序
所有使用的化学试剂均为分析级。
镁硅酸盐复合材料的合成
镁硅酸盐离子交换材料的合成如前文报道[1,11,14]通过将等摩尔(0.5 M)氯化镁溶液滴入偏硅酸钠,体积比(Mg/Si)为1.5,在调节为60±1°C的水浴中持续搅拌。混合溶液立即在脱盐水中水解。向混合物中加入稀释的氨溶液,直至完全沉淀。形成的沉淀物在母液中放置一夜。沉淀用蒸馏水冲洗多次,再用0.1 M HNO冲洗3.去除杂质和氯−离子。用蒸馏水重新冲洗沉淀物以去除NO3.−离子。在60±1°C干燥后,将固体倒入70±1°C加热的接近沸腾的蒸馏水中,以打破固体并去除固体内部的空气,然后在60±1°C再次干燥。得到的固体被研磨并在室温下储存。
单体溶液的合成
将丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和丙烯腈(AN)三种单体溶液分别溶于10%的脱氧水中。
共单体溶液的合成
将丙烯酰胺(AM)单体溶液与丙烯酸(AA)和丙烯腈(an)水溶液在室温恒定搅拌下滴加,体积比相等,分别制备(AM+AA)和(AM+ an)共单体。将(AM+AA)和(AM+AN)共单体与半硅酸钠和六水氯化镁等摩尔溶液(0.5M)在室温恒定搅拌下滴加,体积比(AM-AA- mg - si)和(AM-AN- mg - si)分别为1:1:1. 1.5:1。
P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料的合成
将(AM+AA)、(AM+AN)、(AM+AA+Mg+Si)和(AM+AN+Mg+Si)共单体混合在辐照剂量分别为25、65和90 KGy,剂量率为1.05 KGy/h,制备了P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。辐照后,将得到的水凝胶用不锈钢剪刀剪成小块,浸泡在丙酮中去除未反应单体,用水冲洗[17], 50℃烘干,磨粒,不同目尺寸筛分,室温保存[18].
合成复合材料的组成与表征
通过将固体与KOH按1:5的比例混合并研磨成极细粉末,对不同辐射剂量制备的MgSi、P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料进行红外光谱分析。一个透明的圆盘在无水分的空气中形成。采用BOMEM FTIR光谱仪在400 ~ 4000 cm−1范围内记录红外光谱。
采用Philips序贯x射线光谱仪-2400测定了在不同辐射剂量下制备的MgSi和硅酸盐基聚合物复合材料中各组分的化学计量特征。将固体样品研磨成非常细的粉末,然后与H3BO3作为粘结剂混合,以方便压制过程。混合物在直径40毫米的铝杯样品夹中被压制,并在压制机上以20 psi的压力压制,以产生直径40毫米,厚度5毫米的样品。采用Super-Q定量应用程序测定镁和硅酮的浓度。
利用Shimadzu XD-D1 x射线衍射仪、Cu-Kα辐射管源(λ=1.5406A°)x射线衍射仪和30kv、30ma石墨单色仪对制备的复合材料进行x射线衍射。测量在2θ范围4 ~ 90,扫描速度2°/min。
制备的复合材料(20 mg)在N2条件下用Pt样品夹进行DTA和TGA分析大气使用岛津DTG-60H。以氧化铝粉为参照物,升温速率保持在10℃/min。
结果与讨论
本研究的范围是试图合成对某些重金属具有高选择性的高化学稳定性的无机、有机和复合离子交换材料。合成了在不同辐射剂量下制备的MgSi、P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。
硅酸镁(MgSi)较早前已在我们的实验室制备[11].所制备的MgSi的形成机理可以表示为计划。1.用一个Mg2+离子取代两个Na+离子,得到了镁硅酸盐材料消除两分子的氯化钠。
在前面的实验部分,通过辐射剂量为25,65和90kgy的(AAM+AA)、(AM+AN)、(AM+AA)、(AM+AA+Mg+Si)和(AM+AN+Mg+Si)共单体共聚合制备了P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。在γ辐射引发下形成共聚聚合物配合物,这可能归因于可能的步骤[19]:由共聚单体生成的自由基制备聚合物,以及体系中生成的自由基使与聚合物相关的共聚单体增殖[16,20.].
P (AM-AA)共聚物的形成机理可以表示为计划。2, (AM+AA)共单体在γ辐射作用下,(AM)和(AA)的双键被击穿,(AM)和(AA)的C原子形成共价键,链内聚合发生加成聚合[21].得到(AM+AA)自由基。(AM+AA)自由基与(AM+AA)共单体反应形成链传播。最后将链与另一个(AM-AA)自由基偶联得到P (AM-AA)共聚物。
P (AM-AN)共聚物的形成机理可以用计划。3.,由此方案;(AM+AN)共单体在γ辐射作用下,(AM)、(AN)的双键被击穿,(AM)与(AN)的C原子形成共价键,链内聚合发生加成聚合[21].得到(AM+AN)自由基。(AM+AN)自由基与(AM-AN)共单体反应形成链传播。最后将链与另一个(AM-AN)自由基偶联得到P (AM-AN)共聚物。
{P (AM-AA)-MgSi}复合材料的形成机理可以表示为计划。4时,反应由(AM)单体在溶液中转化为亚胺形式开始。然后亚胺形式与(AA+Mg+Si)反应形成(AM-AA-Mg-Si)共单体,在γ辐射作用下,(AM)与(AA)的双键分解,(AM)与(AA)的C原子形成共价键,(AM)与(AA)的链上聚合通过加成聚合发生,链上(Mg-Si)的聚合通过缩聚发生[21),消除(AA)羧酸基的OH -和钠的Na+2SiO3.羧酸基的O原子与Na的Si原子形成离子键2SiO3.而且消除亚胺形式的H+和Cl−的MgCl2.6H2在亚胺形式的O原子和MgCl的Mg原子之间形成离子键2.6H2O和消除Na的Na+2SiO3.与氯−的MgCl2.6H2在Na的O原子之间形成离子键2SiO3.MgCl的Mg原子2.6H2O形成(AM-AA-Mg-Si)自由基。(AM-AA-Mg-Si)自由基与(AM-AA-Mg-Si)共单体反应形成链繁殖。最后,将链与另一个(AM-AA- mg - si)自由基偶联得到{P (AM-AA)-MgSi}复合材料。
研究了{P (AM-AN)-MgSi}复合材料的形成机理计划。5时,反应由(AM)单体在溶液中转化为亚胺形式开始。然后亚胺形态与(AN+Mg+Si)反应形成(AM-AN-Mg-Si)共单体,在γ辐射作用下,(AM)与(AN)的双键分解,(AM)与(AN)的链上聚合采用加成聚合,链上(Mg-Si)的聚合采用缩聚聚合[22-29),由消除由亚胺形式的OH -和Na+组成2SiO3.亚胺态C原子与Na态Si原子之间形成离子键2SiO3.而且消除Na+来自Na2SiO3.与氯−的MgCl2.6H2O原子与Na之间形成离子键2SiO3.MgCl的Mg原子2.6H2O和消除H+的浓度−的MgCl2.6H2(AN)的N原子的孤对电子O与MgCl的Mg原子形成离子键2.6H2O形成(AM-AN-Mg-Si)自由基。(AM-AN-Mg-Si)自由基与(AM-AN-Mg-Si)共单体反应形成链繁殖。最后,将链与另一个(AM-AN- mg - si)自由基偶联得到{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。
制备的P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料的样品性质较硬,颗粒状,适用于柱状操作,颜色呈黄色。
中显示了MgSi离子交换器的红外光谱图1一个图中3150-3670、~1652、1000- 1100,903、640和~ 470 cm区域有6个特征带-1.吸收带在3150-3670 cm处-1可能是由于复合材料吸收的水和OH基团的拉伸方式[1,22,23].强带出现在~1652 cm处-1表示水分子在MgSi复合材料上的弯曲模式[1].宽吸收带在1000-1100厘米-1是由于金属-氧(Mg-O)键[1].波段≈903厘米-1可能是由于Mg-OH的变形振动或Si-O、Si-OH和Mg-O键在结构中的重叠[1,24].宽频带在640和470厘米-1分别分配给Si-O-Mg和Si-O-Si弯曲振动[1,25].
在辐射剂量为25、65和90 KGy时制备的P (AM-AA)共聚物的红外光谱表示为图2一个,在3450 cm和3354 cm处观测到两个波段-1[26].第一个能带可能是丙烯酰胺的N-H键的拉伸方式,第二个能带可能是丙烯酸的O-H键的拉伸方式[27].条带出现在3210厘米处-1水分子H-O-H键拉伸模式的交叉蓄水池[28,29].条带出现在3090、2950和2870 cm处-1)可能是由于丙烯酰胺和丙烯酸的C-H的拉伸方式[30.].强带出现在1720 cm处-1归因于丙烯酸羰基的拉伸方式[22,31].1550 cm处出现强带状-1归因于丙烯酰胺N-H键的弯曲方式[32].在1450和1370 cm处出现了两条条带-1可能归因于丙烯酰胺和丙烯酸的C-H的弯曲方式[30.,33].在1213厘米和1022厘米处出现两条宽带-1归因于丙烯酰胺C-N的弯曲振动[33,34].
在辐射剂量为25、65和90 KGy时制备的P (AM-AN)共聚物的红外光谱为图2 b,由图所示,在3340-3450和3195 cm处出现两条带状-1可能是由于丙烯酰胺N-H键的拉伸振动[1,29].在2935和2875厘米处观测到两个波段-1可归因于丙烯酰胺和丙烯腈的C-H拉伸方式[35,36].条带出现在2790厘米处-1可能是由于醛基的拉伸方式可能在结构中重排而存在[31].强带出现在2244 cm处-1由于C≡N的丙烯腈的拉伸方式[35-38].带子出现在1665厘米处-1归因于丙烯酰胺羰基的拉伸方式[32].带子出现在1605厘米处-1可能是由于丙烯酰胺N-H键的弯曲方式[32].在1450和1409厘米处观测到两个波段-1可能是由于丙烯酰胺和丙烯腈的C-H的弯曲方式[34-37].在1316、1182和1120厘米处出现了三个条带-1归因于丙烯酰胺和丙烯腈的C-N的弯曲振动[32,34,37].
在25、65和90 KGy辐射剂量下制备的{P (AM-AA)-MgSi}复合材料的红外光谱表示为图2 c,该图显示;宽频带观测在3460-3200厘米-1可归因于复合材料吸收的水和OH基团的拉伸方式[1].这两个波段分别在3460和3200 cm处观测到-1可分别归因于丙烯酰胺的N-H键和水分子的H-O-H键或丙烯酸的O-H键的拉伸方式[27].2960 cm和2875 cm处出现两条带状-1可能是由于丙烯酰胺和丙烯酸的C-H拉伸方式[29-31].2245 cm处出现弱带-1由于C≡C键的伸缩方式可能以结构上的重排而存在。29,36].1725厘米和1675厘米处出现了两条条带-1,前者可能是由于丙烯酸羰基的拉伸方式[26,32],后一波段由于丙烯酰胺羰基的弯曲振动或由于亚胺基团的存在或氧- h键合水分子吸附在复合材料上[32,39].带子出现在1605厘米处-1{P (AM-AA)-MgSi}在辐射剂量为90 KGy时,由于复合材料吸收的O-H键合水分子的弯曲模式[1].带子出现在1571厘米处-1由于丙烯酰胺N-H键的弯曲模式[32].在1451和1413厘米处出现了两条条带-1可能归因于丙烯酰胺和丙烯酸的C-H的弯曲方式[31,33,36].在1331厘米和1218厘米处出现了两条条带-1为辐射剂量为25和65千吉的复合材料,即1331和1173厘米-1丙烯酰胺C-N的弯曲模式[32].带子出现在1104厘米处-1,该带反映金属氧键Mg-O [1,17,18].在793、611和465厘米处出现了三个条带-1.第一个能带可能是由于Mg-OH的变形振动或Si-O、Si-OH和Mg-O键在结构中的重叠[1,25].第二个波段可归因于Si-O-Mg弯曲振动[25].第三个波段可能是由于Si-O-Si弯曲振动[1,25]在1104、793、611和465厘米处-1结果表明,Mg和Si浸渍在聚合物树脂中,这些结果与XRF的数据一致,这将在后面公布。
在25、65和90 KGy辐射剂量下制备的{P (AM-AN)-MgSi}复合材料的红外光谱为图2 d,在3475-3300 cm处观测到宽频带-1可归因于丙烯酰胺复合键或N-H键上吸收的水和OH基团的拉伸方式[1,27].在3190和2940 cm处观测到两个波段-1可分别归因于丙烯酰胺的N-H键拉伸方式和丙烯酰胺和丙烯腈的C-H键拉伸方式,[34,36].2244 cm处出现强带状-1由于丙烯腈的C≡N键的拉伸方式[36].在1661厘米和1605厘米处出现了两条条带-1,第一波段可能是丙烯酰胺的C=O基团的弯曲模式,也可能是亚胺基团的存在[32],第二个波段可能是由于丙烯酰胺的N-H键或复合材料上吸收的O-H键水分子的弯曲振动[1,36].在1455和1413厘米处出现了两条条带-1丙烯酰胺和丙烯腈的C-H [30.].带子出现在1571厘米处-1可能是由于丙烯酰胺N-H键的弯曲方式[32].在1451和1413厘米处出现了两条条带-1可能归因于丙烯酰胺和丙烯酸的C-H的弯曲方式[34-36].在1340和1220 cm处出现了两条条带-1为辐射剂量为25 KGy的复合材料,其中1340和1188 cm-1在65kgy和90kgy的辐射剂量下,丙烯酰胺的C-N弯曲模式[32].带子出现在1040厘米处-1归因于金属氧键Mg-O [1,17,18].905、636和460 cm处出现了3个条带-1).第一个能带可能是由于Mg-OH的变形振动或Si-O、Si-OH和Mg-O键在结构中的重叠[1,25].第二个波段可归因于Si-O-Mg弯曲振动[1,25].第三个波段可能是由于Si-O-Si弯曲振动[1,25].1040cm、905cm、636 cm和460 cm-1结果表明,Mg和Si的浸渍影响了聚合物树脂的结构,这些结果与XRF数据一致。
中表示了MgSi复合材料的x射线衍射图图1 b,从图中可以看出Mg-Si具有晶体结构[1,40].这些结果与不同加热温度下复合材料的XRD结果一致[1,11,14].随着加热温度从50℃到850±1℃的升高,所制备材料的结晶度略有提高,在850±1℃时结晶度急剧提高。
图3对辐射剂量分别为25、65和90 KGy的P (AM-AA)共聚物进行XRD分析。由该图可知,P (AM-AA)共聚物具有非晶态结构,这一结果与Hassan等制备的聚丙烯酰胺-共丙烯酸的XRD数据相似[31].此外,当辐射剂量从25 KGy增加到90 KGy时,制备的样品的晶体性质有所增加。图3 b得到了辐射剂量分别为25、65和90KGy的P (AM-AN)共聚物的XRD谱图。从该图可以清楚地看出,在25 KGy辐射剂量下制备的样品具有晶体结构,这些结果与六氰钴(II)高铁酸钾(II)聚丙烯腈(KCFC-PAN)的XRD数据相似[41],在65kgy和90kgy的辐射剂量下制备的样品具有非晶态结构。
图3c和3d分别在25、65和90 KGy辐射剂量下制备了{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。从这些图中可以清楚地看出P (AM-AA)-MgSi和P (AM-AN)-MgSi具有晶体结构,这些结果与聚丙烯酰胺钨磷酸钛的XRD数据相似[19,42]、六氰钴(二)高铁酸钾(二)聚丙烯腈(KCFC-PAN) [41].此外,{P (AM-AA)-MgSi}样品的晶体性质随着辐射剂量从25 KGy降低到90KGy而降低,其中25和65 KGy时制备的样品为晶体性质,90KGy时制备的样品为半晶体性质。另一方面,{P (AM-AN)-MgSi}的晶体性质随着辐射剂量从25 KGy降低到65 KGy,然后从65 KGy增加到90 KGy,其中在辐射剂量65和90 KGy下的样品分别为非晶和半晶性质。
差热分析和热重分析(DTA&TGA)在研究任何材料的结构和性能方面都起着至关重要的作用,它已被广泛用于研究材料的分解特性。本文使用DTA和TGA数据作为替代模型为复合材料降解的动力学。对于复合材料的所有调查研究,加热速率为10°C/min [17,34,42,43],并将数据列于表1和表2.
复合 | 辐射剂量,KGy | Temp。 °C |
温度范围。 °C |
峰 | 峰描述 | Ref。 | 水 损失 |
总失水百分比 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MgSi | - | 128.35 | 43 - 192 | Endo。 | 自由水的交叉层理损失 | 1, 47 | 16.2 | 33.7 |
- | 257.2 | 192 - 283 | 精彩。 | 由于残余oh -基团的分解和非键氧的冷凝 | 48 | 4.45 | ||
- | 501.16 | 283 - 800 | Endo。 | 化学键水的损失 | 1, 47 | 12.79 | ||
P (AM-AA) | 25 | 69.29 | 44 - 125 | Endo。 | 外部水分子的损失 | 49 | 5.95 | 50.2 |
219.88 | 125 - 240 | Endo。 | P (AM-AA)结晶水的去除 | 50 | 8.94 | |||
338.27 | 240 - 384 | Endo。 | 可能是由于羧酸脱水脱羧或化学键水的丧失引起的 | 1, 47岁的51 | 28.1 | |||
400.9 | 384 - 408 | 精彩。 | 可能是由于材料的有机部分完全分解了 | 52-54 | 9.87 | |||
422.28 | 408 - 500 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 14.02 | |||
65 | 86.6 | 40 - 137 | Endo。 | 外部水分子的损失 | 49 | 8.6 | One hundred. | |
219 | 137 - 253 | Endo。 | P (AM-AA)结晶水的去除 | 50 | 22.06 | |||
330.7 | 253 - 352 | Endo。 | 可能是由于羧酸脱水脱羧或化学键水的丧失引起的 | 1, 47岁的51 | 28.3 | |||
362.47 | 352 - 378 | 精彩。 | 可能是由于材料的有机部分完全分解了 | 52-54 | 25.64 | |||
392.56 | 378 - 500 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 51.76 | |||
90 | 81.69 | 41 - 129 | Endo。 | 树脂中外部水分的流失 | 49 | 4.08 | 68.5 | |
222.45 | 129 - 248 | Endo。 | P (AM-AA)结晶水的去除 | 50 | 9.79 | |||
274.7 | 248 - 311 | 精彩。 | 由于材料的有机部分完全分解 | 52-54 | 6.72 | |||
320.9 | 311 - 347 | Endo。 | 由于羧酸脱水脱羧或失去化学键水 | 1, 47岁的51 | 7.64 | |||
350.08 | 347 - 367 | 精彩。 | 材料有机部分的完全分解 | 52-54 | 5.5 | |||
386.55 | 367 - 398 | Endo。 | 构成晶体网络的水的损失,它通常以羟基的形式出现 | 55-56 | 17.9 | |||
420.34 | 398 - 427 | 精彩。 | 可能是由于复合材料有机部分的完全分解 | 52-54 | 8.8 | |||
476.5 | 427 - 500 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 7.87 | |||
P(是) | 25 | 80.5 | 54 - 133 | Endo。 | 复合材料中存在的外部水分的损失 | 49 | 8.21 | 57.07 |
273.15 | 133 - 328 | Endo。 | 由于P (AM-AN)共聚物结晶水的去除 | 50 | 16.46 | |||
372.48 | 328 - 384 | 精彩。 | 由于材料的有机部分完全分解 | 52-54 | 12.5 | |||
393.57 | 384 - 418 | Endo。 | 构成晶体网络的水的损失,它通常以羟基的形式出现 | 55、56 | 12.3 | |||
436.44 | 418 - 452 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主 | 51 | 5.34 | |||
465.7 | 452 - 500 | Endo。 | 2.05 | |||||
65 | 83.43 | 50 - 145 | Endo。 | 外部水分子的损失 | 49 | 9.5 | 61.39 | |
273.39 | 178 - 312 | Endo。 | P (AM-AN)结晶水的去除 | 50 | 14.3 | |||
362.8 | 312 - 367 | 精彩。 | 由于聚合物的有机部分完全分解 | 52-54 | 8.27 | |||
378.22 | 367 - 400 | Endo。 | 构成晶体网络的水的损失,它通常以羟基的形式出现 | 55、56 | 14.28 | |||
469.76 | 400 - 500 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 14.68 | |||
90 | 85.63 | 57 - 137 | Endo。 | 外部水分子的损失 | 49 | 4.78 | 25.5 | |
240.47 | 137 - 286 | Endo。 | P (AM-AN)结晶水的去除 | 50 | 6.04 | |||
357.41 | 286 - 416 | Endo。 | 构成晶体网络的水分的损失,一般表现为OH基团等 | 55、56 | 10.09 | |||
437.84 | 416 - 456 | 精彩。 | 由于树脂的有机部分完全分解 | 52-54 | 2.29 | |||
469.5 | 456 - 500 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 2.11 |
表1。MgSi, P (AM-AA)和P (AM-AN)材料的DTA和TGA分析。
复合 | 辐射剂量, KGy的 |
Temp。 oC |
温度范围。 oC |
峰 | 峰描述 | Ref。 | 水 损失 |
总失水百分比 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P (AM-AA) -MgSi | 25 | 80.92 | 38 - 139 | Endo。 | 由外部水分子的丢失引起的 | 49 | 9.33 | One hundred. |
263.72 | 139 - 313 | Endo。 | {P (AM-AA)-MgSi}结晶水的去除 | 50 | 14.66 | |||
396.14 | 340 - 434 | 精彩。 | 复合材料有机部分的完全分解。 | 52-54 | 1858 | |||
434.18 | 434 - 517 | Endo。 | 可能是由于羧酸脱水脱羧或化学键水的丧失引起的 | 1, 47岁,49岁的51 | 17.71 | |||
655.6 | 517 - 800 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 40.9 | |||
65 | 92.17 | 67 - 164 | Endo。 | 外部水分子的损失 | 49 | 6.48 | 88.34 | |
304.5 | 164 - 355 | Endo。 | {P (AM-AA)-MgSi}化学键水的去除 | 50 | 22.45 | |||
375.15 | 355 - 409 | 精彩。 | 完全分解复合树脂的有机部分 | 52-54 | 12.18 | |||
429.19 | 409 - 455 | 精彩。 | 7.01 | |||||
521.19 | 455 - 563 | 精彩。 | 37.38 | |||||
90 | 80.8 | 42 - 171 | Endo。 | 自由水分子的损失 | 49 | 6.6 | 88.8 | |
240.16 | 171 - 318 | Endo。 | {P (AM-AA)-MgSi}结晶水的去除 | 50 | 14.32 | |||
380.33 | 318 - 407 | 精彩。 | 该复合离子交换剂的有机部分完全分解 | 52-54 | 19.85 | |||
420.55 | 407 - 431 | Endo。 | 由于失去了化学键水 | 1, 47 | 3.35 | |||
444.05 | 431 - 467 | 精彩。 | 可能是由于材料的有机部分完全分解了 | 52-54 | 5.88 | |||
503.78 | 467 - 800 | 精彩。 | 38.64 | |||||
-MgSi P(是) | 25 | 76.26 | 57 - 132 | Endo。 | 水分子损失 | 49 | 8.77 | 74.2 |
281.69 | 132 - 340 | Endo。 | {P (AM-AN)-MgSi}结晶水的去除 | 50 | 13.11 | |||
372.13 | 340 - 398 | 精彩。 | 复合材料有机部分的完全分解 | 52-54 | 9.97 | |||
419.69 | 398 - 433 | Endo。 | 间隙水分子的损失 | 1, 47 | 4.78 | |||
515.58 | 434 - 577 | 精彩。 | 可能是由于材料的有机部分完全分解了 | 52-54 | 32.49 | |||
585.56 | 577 - 800 | Endo。 | 的断链在丙烯酰胺主链中以丙烯酸为主。 | 51 | 4.45 | |||
65 | 76.24 | 40 - 124 | Endo。 | 自由水分子的损失 | 49 | 8.85 | 80.8 | |
263.51 | 124 - 334 | Endo。 | {P (AM-AN)-MgSi}水结合分子的去除 | 50 | 14.33 | |||
362.72 | 334 - 383 | 精彩。 | 完全分解有机部分的离子交换材料 | 52-54 | 8.31 | |||
398.57 | 383 - 402 | Endo。 | 化学键水的损失 | 1, 47 | 2.86 | |||
448.38 | 402 - 472 | 精彩。 | 可能是由于材料的有机部分完全分解了 | 52-54 | 8.87 | |||
521.29 | 472 - 800 | 精彩。 | 37.44 | |||||
90 | 76.11 | 55 - 126 | Endo。 | 无键水分子的损失 | 49 | 7.29 | 83.9 | |
272.63 | 126 - 326 | Endo。 | {P (AM-AN)-MgSi}结晶水的去除 | 50 | 14.3 | |||
365.2 | 326 - 397 | 精彩。 | 可能是由于材料的有机部分完全分解了 | 52-54 | 12.73 | |||
421.29 | 397 - 452 | Endo。 | 化学键水的损失 | 1, 47 | 7.88 | |||
527.2 | 452 - 800 | 精彩。 | 完全分解复合材料的有机部分 | 52-54 | 41.2 |
表2。{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料的DTA和TGA分析复合
表1表示无机离子交换材料MgSi和有机离子交换材料MgSi的DTA和TGA分析数据聚合物P (AM-AA)和P (AM-AN)的辐射剂量分别为25、65和90 KGy。所获得的数据支持了MgSi与其他无机离子交换剂相比具有良好的热稳定性,并且在800℃下煅烧时MgSi的失重为33.4% [1].
在辐射剂量为25、65和90 KGy时制备的P (AM-AA)和P (AM-AN)共聚物的DTA和TGA表示为表1并表明该过程是通过五个阶段过程发生的,重量下降持续到500°C。在25、65和90 KGy辐射剂量下,P (AM-AA)和P (AM-AN)随加热温度的失重情况表明,在500℃下焙烧时,P (AM-AA)和P (AM-AN)的失重分别为67.15%、100%和68.3%和56.98%、61.3%和25.5% [19) (表3).
复合 | 辐射剂量,KGy | 浓度,% | |
---|---|---|---|
如果 | 毫克 | ||
MgSi | ---- | 18.7 | 37.7 |
P (AM-AA) -MgSi | 25 | 10.1 | 21.2 |
65 | 11.6 | 25.6 | |
90 | 8.3 | 44.7 | |
-MgSi P(是) | 25 | 13.3 | 44.7 |
65 | 12.9 | 47.6 | |
90 | 13.5 | 45.2 |
表3。不同辐射剂量下硅酸镁复合材料的元素分析
采用无机离子交换材料{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}浸渍聚合物材料在不同辐射剂量25、65和90 KGy下的DTA和TGA分析表2.数据表2结果表明,{P (AM-AA)-MgSi}复合材料在25和90 KGy的辐射剂量下经历了四段过程,在65 KGy的辐射剂量下经历了五段过程。另一方面,在25、65和90 KGy辐射剂量下制备{P (AM-AN)-MgSi}的过程为四段过程。此外,与其他无机离子交换剂相比,在25、65和90KGy辐射剂量下制备的{P (AM-AA)-MgSi}复合材料具有较好的热稳定性。在加热温度为100%、88.34%和88.8%的条件下,加热剂量分别为25、65和90 KGy的{P (AM-AA)-MgSi}复合材料在800℃下煅烧时的失重情况。同时,表2结果表明,在25、65和90KGy辐射剂量下制备的{P (AM-AN)-MgSi}的失重持续到600°C,在~600-800°C范围内没有失重。这说明在25、65和90KGy辐射剂量下制备的{P (AM-AN)-MgSi}与其他无机离子交换剂相比具有较好的热稳定性。在800℃下,加热温度分别为74.2%、80.8%和83.9%时,在25、65和90 KGy辐射剂量下制备的{P (AM-AN)-MgSi}的失重率[1,19].
用XRF测量了在不同辐射剂量下制备的镁硅酸盐和基于硅酸盐的聚合物复合材料的元素分析表3;测量数据证实了硅酸镁在{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}中的浸渍[44,45].
结论
采用沉淀法合成了硅酸镁。在辐射剂量分别为25、65和90 KGy的γ辐射下,共单体合成了P (AM-AA)、P (AM-AN)、{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}复合材料。从IR、XRD、TGA、DTA和XRF等分析技术得到的数据表明,MgSi在{P (AM-AA)-MgSi}和{P (AM-AN)-MgSi}中的浸渍提高了热稳定性复合材料具有适合柱色谱应用的晶体性质[46-57].
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