研究与评论:纯粹与应用雷竞技苹果下载物理学杂志
菜单ISSN: 2320 - 2459
ISSN: 2320 - 2459
收到日期:13/12/2013;修订日期:02/01/2014;接受日期:11/01/2014
更多相关文章请访问raybet01
本文研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-ZnO/TiO2纳米复合材料的结晶行为。采用化学法制备了氧化锌和二氧化钛纳米粒子，并采用溶液铸造法制备了与PET复合的纳米复合材料。XRD分析表明，ZnO和TiO2纳米颗粒的平均粒径分别为18.93 nm和19.31 nm。PET- ZnO/TiO2纳米复合材料的DSC热图解释了样品熔化后冷却时的结晶行为。冷却速率的增加导致结晶峰值温度降低。应用Kissinger模型可以确定结晶活化能。ZnO纳米颗粒被证明比TiO2纳米颗粒更有效地在PET基体中形成非均相形核
高分子纳米复合材料，XRD，结晶，活化能。
聚合物在日常生活中发挥着重要和无处不在的作用，因为聚合物材料的性能范围非常广泛。在广阔的纳米技术领域;聚合物基纳米复合材料已成为当前研究和发展的一个突出领域[1，2］．在所有聚合物中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为软饮料、果汁、酒精饮料、水、食用油、家用清洁剂以及其他食品和非食品应用的包装材料引起了相当大的兴趣[3.］．为半结晶热塑性聚酯[1]，其与金属氧化物的复合材料的热稳定性和结晶性能都得到了提高。结晶度影响聚合物分子间二次键合的程度[4结晶度的增加提高了拉伸模量和强度。此外，材料往往会变得更脆。金属氧化物在非等温结晶的非均相形核和生长过程中起成核作用，是非等温结晶的基本事实。
二氧化钛(TiO)2)和氧化锌(ZnO)是常用的有机聚合物基体无机填料。这些是宽带隙(Eg (TiO2) =3.2eV, Eg (ZnO) =3.37 eV)半导体材料[5，6］．TiO的使用2在金属离子的化学还原过程中优于盖覆剂，因为它不会被有机盖覆剂阻塞活性位点[7］．此外，ZnO和TiO2纳米填料降低了PET在非等温结晶动力学条件下启动结晶过程所需的结晶活化能。
本文主要研究了PET-ZnO/TiO的合成2利用衍射扫描量热仪(DSC)的热谱图研究了这些纳米复合材料的结晶活化能。
ZnO纳米颗粒的合成
采用化学方法合成了氧化锌纳米颗粒[8］．首先，0.2 M醋酸锌((CH3.首席运营官)2Zn.2H2O)溶于20ml二亚甲基亚砜(DMSO)中，1.2 M氢氧化钾(KOH)溶于10ml乙醇中。在分别搅拌两种溶液30分钟后，将醋酸锌溶液混合在KOH溶液中。然后在混合溶液中加入1.2 ml的甘油，搅拌1小时。溶液变成乳白色，用甲醇和蒸馏水清洗。将洗过的乳白色溶液离心，得到白色沉淀，在室温下干燥。
TiO的合成2纳米粒子
TiO的合成2纳米颗粒采用典型的化学沉淀法[5］．TiCl3.溶液与NH混合4OH水溶液1:6的体积比。得到的溶液在室温下搅拌48小时。通过离心溶液，白色沉淀在异丙醇中进一步洗涤，并在室温下干燥。这一过程产生了白色的干纳米粉末。
PET-ZnO/TiO的制备2纳米复合材料
宠物-氧化锌/ TiO2采用溶液铸造法制备纳米复合材料[9］．在制备含有0.5 wt% TiO的纳米复合材料的典型过程中2纳米粒子，PET已溶解在二氯甲烷(DCM)与三氟酸(TFA)。据此，在聚合物基体中加入0.5%的ZnO纳米颗粒，室温搅拌2 h。将该溶液在室温下倒入培养皿中。使用类似的程序，纳米复合材料为1和1.5 wt% TiO2纳米颗粒已经制备完成。PET-TiO也采用了同样的方法2含有0.5、1和1.5 wt% TiO的纳米复合材料2纳米粒子。
TiO的非等温结晶动力学2利用NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix对纳米氧化锌填充PET复合材料进行了研究。在40-50 ml/min的氮气气氛下，以不同的升温速率(5、10、15和20K/min)将样品加热至300℃，并在最高温度下保持5 min以去除其先前的热历史。以相同的冷却速率从300℃冷却到30℃，研究了这些样品的结晶动力学。
tio2的XRD谱图2用x射线衍射仪Bruker D8 Advance和Cu (K)制备了氧化锌纳米颗粒α)在20°-70°范围内(λ=0.154nm)，以确定晶体大小。图1为ZnO和TiO的XRD图2纳米粒子。ZnO和TiO的平均粒径2利用Debye-Scherrer公式测定了纳米颗粒[10]，分别为18.93 nm和19.31 nm。
图1:ZnO和TiO的XRD谱图2纳米粒子。
纯PET、PET+1%TiO在不同冷却速率下的结晶曲线2和PET+1%ZnO均在图2(a)， 2(b)而且2 (c)，分别作为代表案例。可以清楚地观察到，对于所有样品，随着冷却速度的增加，结晶起始温度(T年代)，峰值温度(Tc)和结束温度(Te)，移至温度较低的一侧。熔点温度(T米)和结晶峰值温度(Tc)已被列入表1．
图2:结晶热图:(a)原始PET， (b) PET+1%TiO2， (c) PET+1%ZnO。
表1:PET-TiO的结晶参数2/氧化锌纳米复合材料
启动这种结晶现象需要一定量的能量，称为结晶活化能。为了评价不同冷却速率下非等温结晶动力学活化能(E)，采用Kissinger [11]是常用的;
(1）
其中，R是通用气体常数，a是冷却速率，Tp是结晶温度。
图3为ln(a/T)p2)和1/Tp对于PET-TiO2和PET-ZnO纳米复合材料，因此，结晶活化能可由图的斜率确定表2．结果表明，ZnO和TiO2在非等温结晶条件下，纳米颗粒是良好的成核剂。结晶活化能的比较研究揭示了TiO2氧化锌纳米颗粒导致活化能降低。但是ZnO纳米颗粒比TiO更有活性2纳米颗粒在PET基质成核和生长过程中的作用。PET-ZnO纳米复合材料的结晶所需能量较少。如ZnO和TiO2PET基体中纳米填料含量增加，结晶活化能降低。
图3:PET-TiO的结晶活化能图2以及PET-ZnO纳米复合材料。
表2:基于Kissinger模型的非等温结晶动力学活化能。
TiO的合成2采用简单的化学方法制备了氧化锌纳米颗粒，并利用Debye-Scherrer公式通过XRD谱图计算了平均粒径。PET与两种TiO的纳米复合材料2采用溶液铸造法制备了氧化锌纳米颗粒。DSC热图显示了纳米复合材料在冷却过程中的结晶行为。随着冷却速率的增加，结晶温度(Tp), T年代和Te换到温度较低的一侧。测定PET-TiO的结晶活化能2/ZnO纳米复合材料，应用了Kissinger模型。结果表明，ZnO纳米颗粒是比TiO更有利的成核剂2纳米颗粒在PET基质中非等温结晶。
作者感谢DST，印度政府。DST在居里计划下向Banasthali Vidyapith提供了先进的研究设施。作者之一(KA)感谢DST-New Delhi在INSPIRE教员奖下的资助。
