[发明专利]增甘磷插层结构选择性红外吸收材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性红外吸收材料及其制备方法与应用，具体涉及增甘磷插层 结构选择性红外吸收材料及其制备方法与应用。

背景技术

农膜因具备良好的透光性和保温性，被广泛应用于现代农业生产和栽培中。近年 来，红外线吸收材料作为重要的功能助剂，在提高农用薄膜保温性能方面发挥着重要 作用。农作物光合作用的有效波长是0.4-0.7μm，与可见光基本一致。因此必须提高农 膜在0.4-0.7μm波长范围的透过性，这就要求分散在农膜中的无机粒子具有很小的尺 寸(＜0.4μm)。白天太阳光照射到地面的能量有98％集中在0.3-3μm的波长范围内。 而到夜间，地面吸收的能量又以长波红外线向外辐射传出去，这部分能量的波长90％ 集中在7-25μm的范围，峰值波长在9-11μm。要使农膜具有较强的保温性质，需要分 散在农膜中的填料对这部分波长具有很好吸收能力。理想的红外光阻隔剂应该是红外 光反射剂，其作用应该像一面镜子，一方面能透过可见光，另一方面可以把来自土壤 的红外光反射回棚内。

目前，国内农膜企业使用的保温剂主要是矿物质类，品种有高岭土、滑石粉、硅 藻土、硅石、绢云母、碳酸钙等。但由于化学组成、结构以及颗粒形态的原因，这些 物质的红外线吸收能力较低，并伴生有杂晶相且颗粒较大，直接导致其在农膜中分散 性能不良、影响可见光透过性能、加速农膜老化以及降低农膜使用寿命和使用效果。

水滑石(Layered Double Hydroxides，简写为LDHs)是一类重要的新型无机功能材 料，尤其近年来，水滑石在塑料添加剂方面有了新的应用。利用水滑石具有的插层组 装的性能和良好的光热稳定性，将其作为塑料添加剂本体或载体具有很高的应用价值。 MgAl-CO₃-LDHs目前已用于保温农膜中，效果优于其它无机填料。而MgAl-CO₃-LDHs 存在吸收缺陷，MgAl-CO₃-LDHs层间的碳酸根的吸收主要在7-8μm，不在地表辐射红 外线的峰值范围。

对LDHs红外吸收机理的研究表明，LDHs的层间阴离子起主要作用，层板具有 协同效应。增甘磷为N，N-双(膦羟甲基)甘氨酸的别名，分子式为C₄H₁₁NO₈P₂，英文名 称为Glyphosine，简写为GLYP，为白色结晶性粉末状物，是一种性能优异的红外线吸 收材料，在1300-900cm^-1处的红外线波段有良好的吸收性能。是一种叶面施用的植物 生长调节剂，亦可作收获前的脱叶剂。主要用途是甘蔗和甜菜催熟并增加糖分。

为提高LDHs的红外吸收选择性，通过对不同阴离子的分析和筛选，确定在LDHs 层间插入在9-11μm有较强吸收的增甘磷。利用水滑石的离子交换特性，将增甘磷插 入到水滑石层间，可制备出热稳定性优良的红外吸收剂，此种新材料可以作为红外吸 收剂应用于聚烯烃中。

文献[1]许国志、郭灿雄、段雪、姜传庚，PE膜中层状双羟基复合氢氧化物的红 外吸收性能，应用化学，1999(16)3：45-48，通过X射线粉末衍射、红外光谱、扫 描电子显微镜、热分析、图象分析等手段考察了镁铝水滑石粉体作为保温填料加到聚 乙烯农用薄膜后材料性能的变化，并与填加常用保温剂——滑石粉填料的薄膜进行了 比较。结果表明，PE/水滑石膜的红外吸收性能明显优于PE/滑石粉膜；而固体粉 体在薄膜中的分散性能、薄膜可见光的透过性能、热稳定性及力学性能等均未受到明 显影响。对水滑石粉体的红外光谱研究表明.其显著的红外吸收效果主要因水滑石特 殊的层状结构和化学组成所致。

文献[2]矫庆泽，赵芸，谢晖，D.G.Evans，段雪，水滑石的插层及其选择性红外 吸收性能，应用化学，2002，Vol 19，No.10，1011-1013中以镁铝碳酸根水滑石为前 体，以去离子水为介质，用离子交换法组装了MgAl-CO₃SO₄-LDHs水滑石，发现SO₄^2-部分进入MgAl-CO₃-LDHs层间，形成的MgAl-CO₃SO₄-LDHs水滑石仍保持原LDHs 层状结构，新型LDHs在散热波长范围内的选择性红外吸收性能明显增强。

发明内容