一种多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料及其制备方法与流程

文档序号:15701886发布日期:2018-10-19 19:58阅读:214来源:国知局

本发明属于化工材料技术领域,尤其涉及一种多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料及其制备方法。



背景技术:

目前,业内常用的现有技术是这样的:

纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙。标准的名称即超细碳酸钙。纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。可改善塑料母料的流变性,提高其成型性。用作塑料填料具有增韧补强的作用,提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量,热变形温度和尺寸稳定性,同时还赋予塑料滞热性。纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料,具有稳定性好,光泽度高,不影响印刷油墨的干燥性能.适应性强等优点。然而,现有制备纳米碳酸钙复合材料成本高,质量低;同时韧性差,抗冲击弱。

综上所述,现有技术存在的问题是:

现有制备纳米碳酸钙复合材料成本高,质量低;同时韧性差,抗冲击弱。

现有技术制备中,智能化控制差,控制关键工艺参数准确度差,造成产品性能不稳定。

现有技术中,温度控制仅用通用调控设备进行调整,不能根据实际生产变化的条件进行智能调整。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料及其制备方法。

本发明是这样实现的,一种多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料制备方法,包括以下步骤:

步骤一,通过纳米碳酸钙制备模块用石灰石制得到纳米碳酸钙;取2,6二甲酚、无水氯化铝混合,搅拌均匀;利用温度控制系统集成的无线传感器在面积为s=w×l的检测区域内检测实时升温温度,利用温度控制系统集成的控制器对得到无线传感器的检测回波信号进行直达波及多径的抑制,并对回波信号进行非线性变换;控制升高温度为103℃,加入三氯氧磷,保温搅拌220分钟,降低温度为48-50℃,加入混合料重量3-4倍的、78-80%的乙醇溶液中,保温搅拌1-2小时,降低温度至常温,滴加12-15mol/l的磷酸溶液,滴加完毕后搅拌均匀,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得羧基磷酸酯;

步骤二,通过氨化磷酸酯制备模块取所述羧基磷酸酯,加入到羧基磷酸酯重量14-20倍的无水乙醇中,搅拌均匀,加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷,在52-55℃下保温搅拌15-20小时,蒸馏除去乙醇,常温干燥,得氨化磷酸酯;

步骤三,通过氨化聚碳酸酯制备模块将碳酸酯、所述氨化磷酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡混合,搅拌均匀,放入到干燥的聚合管中,通入氩气,真空下封管,置于125-130℃的油浴中保温反应22-25小时,将产物冷却,加入到三氯甲烷中,搅拌均匀,依次加入冰甲醇、冰正己烷,静置,将沉淀在42-45℃下真空干燥2-3天,得氨化聚碳酸酯;

步骤四,通过硬脂酸改性碳酸钙制备模块取摩尔比为1-2:1-2的纳米碳酸钙、氧化钙混合,加入到混合料重量45-50倍的去离子水中,搅拌均匀,加入硬脂酸,升高温度为85-90℃,保温搅拌至水干,冷却,得硬脂酸改性碳酸钙;

步骤五,通过生成复合材料模块取所述氨化聚碳酸酯,与硬脂酸改性碳酸钙混合,加入到混合料重量3-4倍的无水乙醇,升高温度为55-60℃,保温搅拌1-2小时,过滤,将沉淀水洗,真空95-100℃下干燥2-3小时,冷却,即得所述纳米碳酸钙沉积轻质复合材料。

进一步,所述纳米碳酸钙的制备方法如下:

首先,选出石灰石,经过煅烧产生氧化钙;

然后,加水消化后,在高剪切力下将其粉碎再经过悬液分离器除去杂质和颗粒获得良好的氢氧化钙悬浮液;

最后,加入晶型控制剂,等炭化反应完全后得碳酸钙浆液,经干燥和表面加工后得到纳米碳酸钙。

进一步,温度控制系统集成的无线传感器检测区域内检测实时升温温度的方法具体包括:

步骤一、部署无线传感器:在在面积为s=w×l的检测区域内,将无线传感器部署在检测区域;

步骤二、选择簇头:将整个检测区域按网格进行均匀划分,使每个网格的大小形状相同,在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头;

步骤三、分簇:簇头选择完成后,簇头广播cluster{id,n,hop}信息,其中,id为节点的编号,n为cluster信息转发的跳数,且n的初值为0,hop为系统设定的跳数;处于簇头附近的邻居节点收到cluster信息后n增加1再转发这一信息,直到n=hop就不再转发cluster信息;簇头的邻居节点转发cluster信息后再向将cluster信息转发给自己的邻居节点,然后发送一个反馈信息join{id,n,eir,dij,ki}给将cluster信息转发给自己的节点,最终将join信息转发给簇头表示自己加入该簇,其中,eir表示该节点此时的剩余能量,dij表示两节点间的距离,ki表示该节点能够监测得到的数据包的大小;如果一个节点收到了多个cluster信息,节点就选择n值小的加入该簇,若n相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇;如果节点没有收到cluster信息,则节点发送help信息,加入离自己最近的一个簇;

步骤四、簇内节点构成简单图模型:通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置,将每个节点当做图的一个顶点,每两个相邻节点间用边相连接;

步骤五、簇内权值的计算:通过所述步骤三,簇头获取簇内成员节点的eir、dij和ki,计算相邻两节点i,j之间的权值,权值的计算公式为:

wij=a1(eir+ejr)+a2dij+a3(ki+kj);

其中,ejr、kj分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小,且a1+a2+a3=1,这样系统就可以根据系统对eir、dij或ki所要求的比重不同调整ai的值而得到满足不同需要的权值;

步骤六,温度控制系统集成的信号接收子模块用于接收无线传感器传输的信号s(t)广义二阶循环累积量按如下公式进行:

无线传感器传输的信号s(t)的特征参数m2的理论值为其中:

通过特征参数m2和检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数将无线传感器传输的信号识别出来。

进一步,控制器对得到无线传感器的检测回波信号进行直达波及多径的抑制,并对回波信号进行非线性变换,具体包括:

对接收信号s(t)进行非线性变换,按如下公式进行:

其中a表示信号的幅度,a(m)表示信号的码元符号,p(t)表示成形函数,fc表示信号的载波频率,表示信号的相位,通过该非线性变换后得到:

(2)构造n个信号的多径空间为:

xref=[xref1xref2...xrefn];

其中,q为采样点数,k为最大时延,由最大探测距离rmax/c得到,其中xreci(t)为参考信号,rmax为最大探测距离,c为光速;

(3)然后利用最小二乘法原理抑制直达波及其多径,将求min||ssur-xref·α||2转化为求得出:

代入αestim,解得:

其中,ssur为回波通道信号,α为自适应权值,αestim为α的估计值,为xref的转置,sother为回波通道中最终所剩的回波和噪声。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备方法中温度控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备方法中温度控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行所述的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备方法中温度控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备方法制备的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料,多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的各组分重量比为:2,6二甲酚、无水氯化铝、三氯氧磷、12-15mol/l的磷酸溶液、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、碳酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡、三氯甲烷、冰甲醇、冰正己烷、纳米碳酸钙、硬脂酸=4-5:3-4:3-5:25-30:2-3:115-130:55-60:4-5:25-30:35-40:15-16:15-16:2-3

本发明的另一目的在于提供一种实现所述的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备方法的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备系统,所述多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备系统包括:

纳米碳酸钙制备模块,与羧基磷酸酯制备模块连接,用于通过石灰石制得到纳米碳酸钙;

羧基磷酸酯制备模块,与纳米碳酸钙制备模块、氨化磷酸酯制备模块接,用于取2,6二甲酚、无水氯化铝混合,搅拌均匀,通过温度控制控制升高温度103℃,加入三氯氧磷,保温搅拌220分钟,降低温度为48-50℃,加入混合料重量3-4倍的、78-80%的乙醇溶液中,保温搅拌1-2小时,降低温度至常温,滴加12-15mol/l的磷酸溶液,滴加完毕后搅拌均匀,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得羧基磷酸酯;

氨化磷酸酯制备模块,与羧基磷酸酯制备模块、氨化聚碳酸酯制备模块连接,用于取所述羧基磷酸酯,加入到其重量14-20倍的无水乙醇中,搅拌均匀,加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷,在52-55℃下保温搅拌15-20小时,蒸馏除去乙醇,常温干燥,得氨化磷酸酯;

氨化聚碳酸酯制备模块,与氨化磷酸酯制备模块、硬脂酸改性碳酸钙制备模块连接,用于将碳酸酯、所述氨化磷酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡混合,搅拌均匀,放入到干燥的聚合管中,通入氩气,真空下封管,置于125-130℃的油浴中保温反应22-25小时,将产物冷却,加入到三氯甲烷中,搅拌均匀,依次加入冰甲醇、冰正己烷,静置,将沉淀在42-45℃下真空干燥2-3天,得氨化聚碳酸酯;

硬脂酸改性碳酸钙制备模块,与氨化聚碳酸酯制备模块、生成复合材料模块连接,用于取摩尔比为1-2:1-2的纳米碳酸钙、氧化钙混合,加入到混合料重量45-50倍的去离子水中,搅拌均匀,加入硬脂酸,升高温度为85-90℃,保温搅拌至水干,冷却,得硬脂酸改性碳酸钙;

生成复合材料模块,与硬脂酸改性碳酸钙制备模块连接,用于取所述氨化聚碳酸酯,与硬脂酸改性碳酸钙混合,加入到混合料重量3-4倍的无水乙醇,升高温度为55-60℃,保温搅拌1-2小时,过滤,将沉淀水洗,真空95-100℃下干燥2-3小时,冷却,即得所述纳米碳酸钙沉积轻质复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备系统控制温度的信息处理终端。

本发明的优点及积极效果为:

本发明对于设备要求不高,成本低,而且产品质量也比其他方法整体较好;同时本发明将表面有机化处理的碳酸钙沉积到氨化聚碳酸酯表面,能够提高成品材料的韧性和抗冲击强度,本发明的复合材料质轻,便于运输加工,能够有效的降低生产成本。

本发明实施提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料相比于现有技术韧性提高近15-20%。抗冲击强度提高近10-15%。

本发明的温度控制系统,智能化控制良好,控制关键工艺参数准确度高,产品性能稳定。

本发明取2,6二甲酚、无水氯化铝混合,搅拌均匀;利用温度控制系统集成的无线传感器在面积为s=w×l的检测区域内检测实时升温温度,利用温度控制系统集成的控制器对得到无线传感器的检测回波信号进行直达波及多径的抑制,并对回波信号进行非线性变换;控制升高温度为103℃;经试验表明,在103℃,制得的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料其性能均优于其他温度;因此,本发明对103℃进行严格控制,设定了数据的采集、处理方法,极大的保证了温度的偏差在正负0.25摄氏度内,这是现有技术不能达到的;现有技术的控制温度范围在2-5摄氏度;因此现有技术的控制方法不能适应本发明的要求,本发明在温度控制上进行创新开发,同时本发明的温度控制方法可应用于精细化工等领域。

附图说明

图1是本发明实施提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料制备方法流程图。

图2是本发明实施提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料制备系统结构框图。

图中:1、纳米碳酸钙制备模块;2、羧基磷酸酯制备模块;3、氨化磷酸酯制备模块;4、氨化聚碳酸酯制备模块;5、硬脂酸改性碳酸钙制备模块;6、生成复合材料模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

如图1所示,本发明实施例提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料及其制备方法包括以下步骤:

s101,通过纳米碳酸钙制备模块用石灰石制得到纳米碳酸钙;通过羧基磷酸酯制备模块制得羧基磷酸酯;

s102,通过氨化磷酸酯制备模块取所述羧基磷酸酯,加入到其重量14-20倍的无水乙醇中,搅拌均匀,加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷,在52-55℃下保温搅拌15-20小时,蒸馏除去乙醇,常温干燥,得氨化磷酸酯;

s103,通过氨化聚碳酸酯制备模块将碳酸酯、所述氨化磷酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡混合,搅拌均匀,放入到干燥的聚合管中,通入氩气,真空下封管,置于125-130℃的油浴中保温反应22-25小时,将产物冷却,加入到三氯甲烷中,搅拌均匀,依次加入冰甲醇、冰正己烷,静置,将沉淀在42-45℃下真空干燥2-3天,得氨化聚碳酸酯;

s104,通过硬脂酸改性碳酸钙制备模块取摩尔比为1-2:1-2的纳米碳酸钙、氧化钙混合,加入到混合料重量45-50倍的去离子水中,搅拌均匀,加入硬脂酸,升高温度为85-90℃,保温搅拌至水干,冷却,得硬脂酸改性碳酸钙;

s105,通过生成复合材料模块取所述氨化聚碳酸酯,与硬脂酸改性碳酸钙混合,加入到混合料重量3-4倍的无水乙醇,升高温度为55-60℃,保温搅拌1-2小时,过滤,将沉淀水洗,真空95-100℃下干燥2-3小时,冷却,即得所述纳米碳酸钙沉积轻质复合材料。

步骤s101,具体包括:

通过纳米碳酸钙制备模块用石灰石制得到纳米碳酸钙;取2,6二甲酚、无水氯化铝混合,搅拌均匀;利用温度控制系统集成的无线传感器在面积为s=w×l的检测区域内检测实时升温温度,利用温度控制系统集成的控制器对得到无线传感器的检测回波信号进行直达波及多径的抑制,并对回波信号进行非线性变换;控制升高温度为103℃,加入三氯氧磷,保温搅拌220分钟,降低温度为48-50℃,加入混合料重量3-4倍的、78-80%的乙醇溶液中,保温搅拌1-2小时,降低温度至常温,滴加12-15mol/l的磷酸溶液,滴加完毕后搅拌均匀,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得羧基磷酸酯;

所述纳米碳酸钙的制备方法如下:

首先,选出石灰石,经过煅烧产生氧化钙;

然后,加水消化后,在高剪切力下将其粉碎再经过悬液分离器除去杂质和颗粒获得良好的氢氧化钙悬浮液;

最后,加入晶型控制剂,等炭化反应完全后得碳酸钙浆液,经干燥和表面加工后得到纳米碳酸钙。

温度控制系统集成的无线传感器检测区域内检测实时升温温度的方法具体包括:

步骤一、部署无线传感器:在在面积为s=w×l的检测区域内,将无线传感器部署在检测区域;

步骤二、选择簇头:将整个检测区域按网格进行均匀划分,使每个网格的大小形状相同,在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头;

步骤三、分簇:簇头选择完成后,簇头广播cluster{id,n,hop}信息,其中,id为节点的编号,n为cluster信息转发的跳数,且n的初值为0,hop为系统设定的跳数;处于簇头附近的邻居节点收到cluster信息后n增加1再转发这一信息,直到n=hop就不再转发cluster信息;簇头的邻居节点转发cluster信息后再向将cluster信息转发给自己的邻居节点,然后发送一个反馈信息join{id,n,eir,dij,ki}给将cluster信息转发给自己的节点,最终将join信息转发给簇头表示自己加入该簇,其中,eir表示该节点此时的剩余能量,dij表示两节点间的距离,ki表示该节点能够监测得到的数据包的大小;如果一个节点收到了多个cluster信息,节点就选择n值小的加入该簇,若n相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇;如果节点没有收到cluster信息,则节点发送help信息,加入离自己最近的一个簇;

步骤四、簇内节点构成简单图模型:通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置,将每个节点当做图的一个顶点,每两个相邻节点间用边相连接;

步骤五、簇内权值的计算:通过所述步骤三,簇头获取簇内成员节点的eir、dij和ki,计算相邻两节点i,j之间的权值,权值的计算公式为:

wij=a1(eir+ejr)+a2dij+a3(ki+kj);

其中,ejr、kj分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小,且a1+a2+a3=1,这样系统就可以根据系统对eir、dij或ki所要求的比重不同调整ai的值而得到满足不同需要的权值;

步骤六,温度控制系统集成的信号接收子模块用于接收无线传感器传输的信号s(t)广义二阶循环累积量按如下公式进行:

无线传感器传输的信号s(t)的特征参数m2的理论值为其中:

通过特征参数m2和检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数将无线传感器传输的信号识别出来。

控制器对得到无线传感器的检测回波信号进行直达波及多径的抑制,并对回波信号进行非线性变换,具体包括:

对接收信号s(t)进行非线性变换,按如下公式进行:

其中a表示信号的幅度,a(m)表示信号的码元符号,p(t)表示成形函数,fc表示信号的载波频率,表示信号的相位,通过该非线性变换后得到:

(2)构造n个信号的多径空间为:

xref=[xref1xref2...xrefn];

其中,q为采样点数,k为最大时延,由最大探测距离rmax/c得到,其中xreci(t)为参考信号,rmax为最大探测距离,c为光速;

(3)然后利用最小二乘法原理抑制直达波及其多径,将求min||ssur-xref·α||2转化为求得出:

代入αestim,解得:

其中,ssur为回波通道信号,α为自适应权值,αestim为α的估计值,为xref的转置,sother为回波通道中最终所剩的回波和噪声。

如图2所示,本发明实施例提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的制备系统包括:纳米碳酸钙制备模块1、羧基磷酸酯制备模块2、氨化磷酸酯制备模块3、氨化聚碳酸酯制备模块4、硬脂酸改性碳酸钙制备模块5、生成复合材料模块6。

纳米碳酸钙制备模块1,与羧基磷酸酯制备模块2连接,用于通过石灰石制得到纳米碳酸钙;

羧基磷酸酯制备模块2,与纳米碳酸钙制备模块1、氨化磷酸酯制备模块3接,用于取2,6二甲酚、无水氯化铝混合,搅拌均匀,温度控制系统控制升高温度为103℃,加入三氯氧磷,保温搅拌220分钟,降低温度为48-50℃,加入混合料重量3-4倍的、78-80%的乙醇溶液中,保温搅拌1-2小时,降低温度至常温,滴加12-15mol/l的磷酸溶液,滴加完毕后搅拌均匀,过滤,将沉淀水洗,常温干燥,得羧基磷酸酯;

氨化磷酸酯制备模块3,与羧基磷酸酯制备模块2、氨化聚碳酸酯制备模块4连接,用于取所述羧基磷酸酯,加入到其重量14-20倍的无水乙醇中,搅拌均匀,加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷,在52-55℃下保温搅拌15-20小时,蒸馏除去乙醇,常温干燥,得氨化磷酸酯;

氨化聚碳酸酯制备模块4,与氨化磷酸酯制备模块3、硬脂酸改性碳酸钙制备模块5连接,用于将碳酸酯、所述氨化磷酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡混合,搅拌均匀,放入到干燥的聚合管中,通入氩气,真空下封管,置于125-130℃的油浴中保温反应22-25小时,将产物冷却,加入到三氯甲烷中,搅拌均匀,依次加入冰甲醇、冰正己烷,静置,将沉淀在42-45℃下真空干燥2-3天,得氨化聚碳酸酯;

硬脂酸改性碳酸钙制备模块5,与氨化聚碳酸酯制备模块4、生成复合材料模块6连接,用于取摩尔比为1-2:1-2的纳米碳酸钙、氧化钙混合,加入到混合料重量45-50倍的去离子水中,搅拌均匀,加入硬脂酸,升高温度为85-90℃,保温搅拌至水干,冷却,得硬脂酸改性碳酸钙;

生成复合材料模块6,与硬脂酸改性碳酸钙制备模块5连接,用于取所述氨化聚碳酸酯,与硬脂酸改性碳酸钙混合,加入到混合料重量3-4倍的无水乙醇,升高温度为55-60℃,保温搅拌1-2小时,过滤,将沉淀水洗,真空95-100℃下干燥2-3小时,冷却,即得所述纳米碳酸钙沉积轻质复合材料。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明实施例提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的各组分重量比为:2,6二甲酚、无水氯化铝、三氯氧磷、12-15mol/l的磷酸溶液、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、碳酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡、三氯甲烷、冰甲醇、冰正己烷、纳米碳酸钙、硬脂酸=4:3:3:25:2:115:55:425:35:15:15:2。

实施例2

本发明实施例提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的各组分重量比为:2,6二甲酚、无水氯化铝、三氯氧磷、12-15mol/l的磷酸溶液、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、碳酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡、三氯甲烷、冰甲醇、冰正己烷、纳米碳酸钙、硬脂酸=5:4:5:30:3:130:60:5:30:40:16:16:3。

实施例3

本发明实施例提供的多空隙吸附有机挥发物纳米碳酸钙复合材料的各组分重量比为:2,6二甲酚、无水氯化铝、三氯氧磷、12-15mol/l的磷酸溶液、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、碳酸酯、无水甲苯、辛酸亚锡、三氯甲烷、冰甲醇、冰正己烷、纳米碳酸钙、硬脂酸=4.5:3.5:3.5:27:2.5:120:58:4.5:28:37:15.5:15.5:2.5。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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