w_十一烯酸表面改性纳米碳酸钙粒子反应机理的差示FTIR光谱研究.doc

第27卷,第8期　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析2007年8月　　　　　　　　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysisVol127,No18,pp151021513 August,2007　 w2十一烯酸表面改性纳米碳酸钙粒子反应机理的 差示FTIR光谱研究 褚艳红1,2,张国宝2,赵根锁2,,,3 11郑州　450052　　　　　　21,河南郑州开封　475002 摘　要　(FTIR)法对w2十一烯酸表面改性的纳米碳酸钙粒子的组成进行了 测试,结果发现:在其差谱上,波数位于1572,1542cm-1附近出现了较明显的(RCOO)22Ca离子的特征吸 ν收带,波数位于912,3078cm-1附近分别出现了端双键上C—H的面外弯曲(γCH)和伸缩振动(CH)吸收带,波数位于1746,1703cm-1附近分别出现了酯羰基和羧羰基的特征吸收带。由此推测,改性剂与纳米碳酸 钙表面作用机理可能是:改性剂的端羧基与纳米碳酸钙表面的钙离子结合,形成(RCOO)22Ca离子键,从而在纳米碳酸钙表面接枝上带有端双键的活性有机基团;同时,纳米碳酸钙表面利用氢键作用吸附微量有机基团。这些有机基团共同缠绕在纳米碳酸钙表面,提高了纳米碳酸钙在无水乙醇中的分散性。关键词　差示FTIR光谱;纳米碳酸钙;表面改性;反应机理中图分类号:O56113　　文献标识码:A　　　文章编号:100020593(2007)0821510204 CaCO3复合材料。本文采用FTIR差示光谱技术深入研究了 引　言 　　纳米碳酸钙由于价廉、无毒、资源丰富等优势,正在引起人们的广泛关注。但是,由于未改性的纳米碳酸钙表面亲水疏油,自身容易团聚,在油性介质中不易分散,从而限制了其在聚合物填充改性方面的应用[1]。目前,为了改善纳米碳酸钙的表面性能,主要采用接枝、偶联反应,在纳米碳酸钙表面接上一定的有机基团,或者在其表面包覆一定的聚合物层[229],使其表面具有亲油性,以提高其在油性介质中的分散性。 傅里叶变换红外光谱(FTIR)差谱技术可以用来分离混合物的红外光谱或检测样品的细微变化,根据差减光谱中出现的相关谱带的形态变化,可定性或定量分析两组分间的相互作用情况,在混合物的定性与定量研究中有着广泛应用,是研究共混物相容性及形态结构的一种十分有效的手段[10216]。 本研究选择w2十一烯酸作为改性剂对纳米CaCO3粒子进行表面改性,并用改性纳米CaCO3与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合,以期制得综合力学性能优良的PET/纳米　收稿日期:2006206228,修订日期:2006209228 　基金项目:河南省科技攻关项目(424270011)资助 w2十一烯酸改性纳米碳酸钙的表面改性反应机理,为进一步 的深入研究提供了科学依据。 1　实验部分 111　实验方法 称取约20g纳米碳酸钙粉末加入100mL三口烧瓶中, 再加入40mL无水乙醇,适量的改性剂w2十一烯酸的无水乙醇溶液,开动磁力搅拌,搅匀后,升温至60～70℃,开始计时,反应一定时间后,停止反应。将改性后的悬浮液过滤、洗涤,干燥。研磨后放入干燥器中备用。112　仪器和参数设置 FTIR仪:日本岛津FTIR28700型红外光谱仪。粉末试样全部采用KBr压片制样技术,改性剂试样采用在KRS25窗片上涂膜制样技术。扫描次数:30次;扫描范围:4000～ -1 400cm;分辨率:410cm-1。 透射电镜(TEM)日本日立JEM2100CX型透射电镜。把适量试样加入称量瓶中,再加入适量无水乙醇,超声分散;吸取超声分散后的稀释液1滴,滴到铺在吸水纸的铜网上, 　作者简介:褚艳红,女,1971年生,郑州大学材料科学与工程学院博士研究生　　　3通讯联系人　　e2mail:jingwuwang@zzu1edu1cn ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第8期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析待干燥后用电镜观察。 1511 2　结果与讨论 211　TEM分析 图1是改性前后纳米碳酸钙粒子的电镜照片。由图1(a)可知,改性前的纳米碳酸钙粒子粒径为40～60nm,在无水乙醇中的分散性极差,有大量的团聚体生成;而改性后的纳米碳酸钙粒子在无水乙醇中能良好分散[见图1(b)],粒子的大小仍为40～60nm左右。这表明,改性后纳米碳酸钙粒子的粒径没有显著变大,高,没有大的团聚体生成 。 化[17]。　　图3是改性纳米碳酸钙a、未改性的纳米碳酸钙b和w2十一烯酸c的透射FTIR谱。从图3可看出,改性后的碳酸钙在1465