氫氧化鋁及水鎂石粉體的表面改性研究

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1、大連理工大學碩士學位論文氫氧化鋁及水鎂石粉體的表面改性研究姓名：龐洪昌申請學位級別：碩士專業(yè)：化學工藝指導教師：寧桂玲20080610大連理工大學碩士學位論文摘要無機微納米粒子由于自身尺寸小而具有較大的表面能，產(chǎn)生了嚴重的團聚現(xiàn)象；另外，無機粒子與高分子材料的極性差異還導致它們之間的相容性較差。這些問題嚴重影響了微納米粒子的實際使用效果。本論文通過研究氫氧化物微納米粒子(納米級氫氧化鋁、微米級水鎂石(氫氧化鎂))的表面接枝改性，從而避免粒子之間的團聚和提高無機粒子與高分子材料的相容性；并揭示了表面具有羥基的氫氧化物微納米粒子表面改性的規(guī)律，以及改性劑與粒

2、子之間的作用力類型。在催化劑(有機強酸)存在的條件下，采用一步法實現(xiàn)了聚乙二醇接枝改性納米氫氧化鋁表面。進一步對物料比例、反應時間和反應溫度等條件進行探討，確定了聚乙二醇接枝改性納米氫氧化鋁的最佳條件，并提出了反應溫度對該醚化反應中幾個競爭反應的控制作用。對改性納米氫氧化鋁進行了TEM、紅外光譜和熱重分析等表征分析，結(jié)果表明聚乙二醇分子鏈與納米氫氧化鋁表面的羥基是通過化學鍵方式結(jié)合。改性后的納米氫氧化鋁的分散性能也表明了氫氧化鋁顆粒表面極性發(fā)生了顯著變化。利用硬脂酸鹽干法改性微米級水鎂石(主要成為氫氧化鎂)，將含有有機端的小分子通過化學吸附接枝到微米級水

3、鎂石表面。考察了硬脂酸鹽用量、反應溫度、機械條件等因素對水鎂石粉體表面改性的影響。在此基礎(chǔ)上，還考察了硬脂酸鹽與水鎂石之間的作用力種類，通過紅外光譜和熱重等表征手段對改性水鎂石進行分析，結(jié)果表明含有有機端的硬脂酸鹽通過化學吸附接枝到了微米級水鎂石粉體表面。本研究為微米級水鎂石表面粉體的表面改性提供了實驗基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)。使用小分子有機酸作為改性劑，對活化過的微米級水鎂石表面進行了接枝改性研究?？疾炝擞袡C酸的用量，反應時間，反應溫度對接枝反應的影響。通過紅外光譜分析與熱重分析等表征表明小分子有機酸與水鎂石表面的羥基通過化學反應完成了接枝包覆改性，包覆率可達9

4、9％。比較改性水鎂石與水鎂石原粉在LDPE中的應用(重量配比為55：45)，發(fā)現(xiàn)改性水鎂石取代水鎂石原粉后的復合材料，拉伸強度從9．2MPa提高到了11．4MPa，沖擊強度從17．1KJ·cm-2提高到了36．2KJ·cm-2，斷裂伸長率從17％提高到了400％。關(guān)鍵詞：微納米；氫氧化鋁；水鎂石；接枝；表面改性微納米氫氧化鋁／氫氧化鎂的表面改性研究SurfaceModificationofAluminiurnHydroxideandBrucitepowderAbstractThisdissertationdealswithsurfacemodificat

5、ionofinorganicnanometerandmicrometerhydroxide(nanometeraluminumhydroxide，micrometerbrucite)，whichcouldkeeptheinorganicparticlesawayfromaggregationandimprovethecompatibilitybetweentheinorganicparticlesandpolymermaterials．Tbesurfacemodifiersusedincludesmallinorganicmolecularstearat

6、e(zincstearate，magnesiumstearate，calciumstearate，etc．)，smallorganicmolecule(1aurieacid)andpolymer(polyethyleneglyc01)．Anditrevealsthegeneralrulesonthemodificationofhydroxideandthetypeofinteractionbetweenmodifiedagentsandhydroxide．Polyethyleneglycol(PEG)issuccessfullygraftedontoll

7、ano—alurniniumhydroxidesurfaceusingp-toluenesulfonicacid嬲thecatalyzerthroughaone—stepprocedure．Theeffectsofstearateamount，reactiontemperatureandmechanicalforceonthegraftingareinvestigated，Andthegraftingmechanismsunderdifferentreactiontemperaturesarealsoinvestigated．Onthebasis，the

8、surfacemodificationofaluminiumhydroxideb