[發明專利]含膦基有機物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: 201010159806.7
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101831085A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 李殿卿;王麗靜;馮俊婷
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08K13/02
• 分類號: C08K13/02;C08K3/28;C08K5/49;C08L23/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 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，具體涉及含膦基有機物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

低密度聚乙烯(LDPE)等聚烯烴類材料因其良好的柔韌性、透光性和可加工性，在保溫農膜制備方面具有明顯的優勢。盡管聚乙烯樹脂已被廣泛用于制備農用薄膜，但是其紅外線透過率較高，保溫性能較差，白天地表從太陽光吸收的熱量在夜晚會很快以紅外熱輻射的形式散失，因此研究紅外吸收材料添加于聚乙烯樹脂中，在保持其良好透光性的同時，提高紅外吸收性能一直是人們關注的焦點之一。

夜晚從地球表面向大氣散熱的輻射能量絕大部分集中在波長為7-25μm(1428-400cm^-1)的中紅外區，峰值為9-11μm(1111-909cm^-1)。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。為了提高聚乙烯薄膜的保溫性能，滑石粉、瓷土等無機添加劑被用來吸收、阻隔和反射紅外光，起到了一定的保溫作用。但是，這些天然無機材料因紅外吸收性能較差，組成、結構和晶體形貌存在缺陷，尤其是含有一些使農膜加速老化的雜質，降低了其作為紅外吸收材料在農膜中的使用效果。另外，這些物質顆粒尺寸的不均勻性，直接影響了農膜的機械性能、穩定性和可見光透過性能，因此有必要合成一種純度高、紅外吸收性能優良且粒徑尺寸可控的無機填料作為紅外吸收材料用于農膜制備。

水滑石(Layered?Double?Hydroxides，簡稱LDHs)是一類陰離子型層狀化合物，其化學組成通式為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中，M²⁺、M³⁺分別代表二價和三價金屬陽離子，A^n-為層間陰離子。由于LDHs獨特的層狀結構以及層板組成和層間陰離子的可調變性，使其在催化、電化學、分離技術和醫藥等方面獲得了廣泛的應用。在前期研究中，采用本實驗室創立的成核/晶化隔離技術制備了外觀呈片層結構、晶體結構完整、粒徑小、粒徑分布范圍窄的MgAl-CO₃-LDHs，將其添加于聚乙烯樹脂中制備聚乙烯薄膜，因MgAl-CO₃-LDHs層間CO₃^2-的v₃振動，在7-8μm產生了較傳統材料更強的紅外吸收，作為農膜保溫劑已經獲得了實際應用。然而，MgAl-CO₃-LDHs吸收的紅外線波長不在夜間地表輻射紅外線的峰值范圍，存在明顯的吸收缺陷，在一定程度上限制了其在保溫農膜中的應用。

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]王良玉、崔海龍、焦紅文，水滑石對農膜性能影響的紅外光譜研究，無機材料學報，2009(24)4：853-858，使用紅外光譜儀分別研究了進口水滑石、國產水滑石以及滑石粉對農膜光學性能、透光率、紅外阻透率和保溫性能的影響。結果表明國產水滑石粒徑大于進口水滑石，制品霧度值上升1.5％左右。與常用的滑石粉相比，水滑石所制農膜的紅外阻隔效果更好。從紅外光譜圖看出，國產或進口水滑石在1100～1200cm^-1波數范圍內沒有紅外吸收，吸收峰值在1360cm^-1波數處，與吸收能量最強的9～11μm波長處有一定偏移，因此添加到農膜中作保溫劑還有待于進一步研究。