分子筛的研究与发展(精).doc

分子筛的研究与发展 化院化学系 021131103 吴子怡 传统的分子筛是指一类具有均匀孔径、巨大的内表面积和孔体积、同时又具有离子交换性等特性的一类微孔晶体材料,利用这一均匀的孔径可将不同分子按直径大小加以筛分,因此,被称为分子筛。随着合成技术的发展和研究的深入,分子筛这一名词的内涵也越来越丰富。根据分子筛孔道排列和骨架原子的有序性分析,分子筛可归为三类:第一类即为微孔晶体材料,如传统的沸石、AlPO4分子筛等,它具有规整的孔道排列和骨架原子有序性,其孔径范围为0.3nm～1.2nm。该类分子筛根据其硅铝比组成不同,又可分为X型、Y型分子筛和丝光沸石等;第二类为20世纪90年代以来发现的MCM-41、SBA-1和SBA-2等中孔材料,其孔径尺寸分布均匀,孔径范围为2nm～50nm可调,孔道排列规整有序,但组成其骨架的原子排列无序,如同无定形硅;第三类如KIT-1分子筛,具有均匀的孔径分布(如同第二类分子筛),孔道排列及组成骨架的原子排列都是无序的,但这类分子筛具有高于MCM-41的比表面积和水热稳定性。随着纳米技术的快速发展,新型的分子筛不断问世,使分子筛的种类更多样化。 分子筛在各个领域的应用越来越广泛,下面简要介绍分子筛在聚合物,催化材料,分子筛膜方面的运用与发展. 1 分子筛在聚合物中的应用研究进展 　　利用无机粒子填充聚合物可有效地实现聚合物的低成本、高性能和多功能化,这已成为新型材料开发中的一种有效途径。如聚合物/有机蒙脱土、PI/TiO2、PMMA/n-SiO2、聚吡咯/n-SiO2]等一系列复合材料的出现给材料的高性能化制备带来光明前景。由于分子筛具有其它无机材料难以比拟的特点,因此,它在石油化工、环境保护及有机合成等领域已获得广泛应用,而将分子筛添加于高分子聚合物中制备特殊材料的研究也时有报道,本文对分子筛在聚合物中的应用研究进展进行综述。 1.1在橡胶中的应用橡胶是一种高分子弹性化合物,它区别于其它工业材料的最主要标志是在很宽的温度范围(-15℃～150℃)内具有极为优良的弹性。根据橡胶来源的不同,可将其分为天然橡胶和合成橡胶两大类。 在天然橡胶中,因其有不饱和双键,每个双键都可形成一个活化点,分布在整个橡胶分子的长链中,致使橡胶制品易于老化,因此,多年来橡胶的使用和贮存时间短、耐老化性能差等问题一直困扰着工业界。 KaufmanH.L.发明了一种由沸石、高分子量的脂肪酸、淀粉、催化剂及其他成分组成的聚合物改性剂,这种改性剂可较好地防止橡胶老化,明显延长天然橡胶的寿命。KataokaN.等用聚丁二烯橡胶、天然橡胶、合成分子筛等制备出一种橡胶制品作为高尔夫球的核心材料,这不仅使球的初始速度加快,而且球的制作也同时变得更灵活了。 1.2　在塑料中的应用塑料是以合成树脂为主要原料,加入稳定剂、润滑剂以及增塑剂等助剂合成的高分子材料,具有耐腐蚀、质轻、易成型、制品多样化等优点,其主要缺点为大多数塑料受热时易于降解,耐热性能差,可燃烧,因此其使用范围一度受到限制。 1.2.1　自熄性塑料:1992年BressanG.等制备出一种自熄性聚合物不同于以往的是在这种聚合物中首次添加了沸石,利用沸石与卤素衍生物间的协同作用,他们研究出了各种成分的合理的质量百分比以使聚合物分子具有更高的热稳定性,且在燃烧期间能有效地控制烟气的释放。 1.2.2　聚氯乙烯稳定剂:1992年NakazawaT.等研制出一种分子筛型稳定剂,这种稳定剂是将金属皂型稳定剂加入到分子筛及Ca(OH)2或NaOH混合物中,从而高效地覆盖混合物。这种无机稳定剂为含氯聚合物提供了极好的分散能力,有足够高的热稳定性,另一方面还不会导致环境问题,且克服了初