[發明專利]增甘磷插層結構選擇性紅外吸收材料及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 200910088310.2
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101597474A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 李殿卿;王麗靜;林彥軍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;C08K13/02;C08L23/06;C08L23/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 何俊玲

技術領域

本發明涉及一種選擇性紅外吸收材料及其制備方法與應用，具體涉及增甘磷插層 結構選擇性紅外吸收材料及其制備方法與應用。

背景技術

農膜因具備良好的透光性和保溫性，被廣泛應用于現代農業生產和栽培中。近年 來，紅外線吸收材料作為重要的功能助劑，在提高農用薄膜保溫性能方面發揮著重要 作用。農作物光合作用的有效波長是0.4-0.7μm，與可見光基本一致。因此必須提高農 膜在0.4-0.7μm波長范圍的透過性，這就要求分散在農膜中的無機粒子具有很小的尺 寸(＜0.4μm)。白天太陽光照射到地面的能量有98％集中在0.3-3μm的波長范圍內。 而到夜間，地面吸收的能量又以長波紅外線向外輻射傳出去，這部分能量的波長90％ 集中在7-25μm的范圍，峰值波長在9-11μm。要使農膜具有較強的保溫性質，需要分 散在農膜中的填料對這部分波長具有很好吸收能力。理想的紅外光阻隔劑應該是紅外 光反射劑，其作用應該像一面鏡子，一方面能透過可見光，另一方面可以把來自土壤 的紅外光反射回棚內。

目前，國內農膜企業使用的保溫劑主要是礦物質類，品種有高嶺土、滑石粉、硅 藻土、硅石、絹云母、碳酸鈣等。但由于化學組成、結構以及顆粒形態的原因，這些 物質的紅外線吸收能力較低，并伴生有雜晶相且顆粒較大，直接導致其在農膜中分散 性能不良、影響可見光透過性能、加速農膜老化以及降低農膜使用壽命和使用效果。

水滑石(Layered?Double?Hydroxides，簡寫為LDHs)是一類重要的新型無機功能材 料，尤其近年來，水滑石在塑料添加劑方面有了新的應用。利用水滑石具有的插層組 裝的性能和良好的光熱穩定性，將其作為塑料添加劑本體或載體具有很高的應用價值。 MgAl-CO₃-LDHs目前已用于保溫農膜中，效果優于其它無機填料。而MgAl-CO₃-LDHs 存在吸收缺陷，MgAl-CO₃-LDHs層間的碳酸根的吸收主要在7-8μm，不在地表輻射紅 外線的峰值范圍。

對LDHs紅外吸收機理的研究表明，LDHs的層間陰離子起主要作用，層板具有 協同效應。增甘磷為N，N-雙(膦羥甲基)甘氨酸的別名，分子式為C₄H₁₁NO₈P₂，英文名 稱為Glyphosine，簡寫為GLYP，為白色結晶性粉末狀物，是一種性能優異的紅外線吸 收材料，在1300-900cm^-1處的紅外線波段有良好的吸收性能。是一種葉面施用的植物 生長調節劑，亦可作收獲前的脫葉劑。主要用途是甘蔗和甜菜催熟并增加糖分。

為提高LDHs的紅外吸收選擇性，通過對不同陰離子的分析和篩選，確定在LDHs 層間插入在9-11μm有較強吸收的增甘磷。利用水滑石的離子交換特性，將增甘磷插 入到水滑石層間，可制備出熱穩定性優良的紅外吸收劑，此種新材料可以作為紅外吸 收劑應用于聚烯烴中。

文獻[1]許國志、郭燦雄、段雪、姜傳庚，PE膜中層狀雙羥基復合氫氧化物的紅 外吸收性能，應用化學，1999(16)3：45-48，通過X射線粉末衍射、紅外光譜、掃 描電子顯微鏡、熱分析、圖象分析等手段考察了鎂鋁水滑石粉體作為保溫填料加到聚 乙烯農用薄膜后材料性能的變化，并與填加常用保溫劑——滑石粉填料的薄膜進行了 比較。結果表明，PE/水滑石膜的紅外吸收性能明顯優于PE/滑石粉膜；而固體粉 體在薄膜中的分散性能、薄膜可見光的透過性能、熱穩定性及力學性能等均未受到明 顯影響。對水滑石粉體的紅外光譜研究表明.其顯著的紅外吸收效果主要因水滑石特 殊的層狀結構和化學組成所致。

文獻[2]矯慶澤，趙蕓，謝暉，D.G.Evans，段雪，水滑石的插層及其選擇性紅外 吸收性能，應用化學，2002，Vol?19，No.10，1011-1013中以鎂鋁碳酸根水滑石為前 體，以去離子水為介質，用離子交換法組裝了MgAl-CO₃SO₄-LDHs水滑石，發現SO₄^2-部分進入MgAl-CO₃-LDHs層間，形成的MgAl-CO₃SO₄-LDHs水滑石仍保持原LDHs 層狀結構，新型LDHs在散熱波長范圍內的選擇性紅外吸收性能明顯增強。

發明內容