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《中南大学》 2011年
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水滑石类化合物的制备、改性及其在PVC中的应用

朱健  
【摘要】:水滑石类化合物(LDHs)是一类阴离子型层状材料,层间具有可交换的阴离子。LDHs特殊的层状结构和化学组成使其有望替代传统热稳定剂,成为无毒、廉价、高效的PVC热稳定剂新品种。 本文本着降低原料成本、简化制备工艺和提高产品性能的原则,研究了恒定pH值法合成MgAl-CO3-LDHs的相关条件,改进了湿法表面改性工艺对MgAl-CO3-LDHs进行表面改性,探索了阴离子交换法合成ZnAlLa-CO3-LDHs的相关条件,并将MgAl-CO3-LDHs与ZnAlLa-CO3-LDHs复配后应用到PVC中。 实验以LDHs对PVC的热稳定时间(刚果红测试)作为产品的性能指标,采用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)、热重-差示(TG-DSC)、粒度分析等检测手段对LDHs进行测试和表征。论文考察了pH值、原料种类对合成MgAl-CO3-LDHs的影响;采用硬脂酸钠为表面改性剂,对比了常规湿法改性工艺和改进湿法改性工艺对MgAl-CO3-LDHs表面改性效果的影响;研究了pH值、初始溶液中n(La3+)/n(Al3+)、陈化时间对合成前驱体ZnAlLa-NO3-LDHs的影响;探索了阴离子交换时间对制备ZnAlLa-CO3-LDHs的影响。并考察了MgAl-CO3-LDHs与ZnAlLa-CO3-LDHs的复配比例对PVC热稳定性能的影响。 结果表明:以氯化镁和硫酸铝为原料合成MgAl-CO3-LDHs的优选pH值为10.0;原料种类会影响MgAl-CO3-LDHs的结晶度、微观形貌、红外特征及对PVC的热稳定效果;常规湿法改性工艺中硬脂酸钠的较佳用量为LDHs质量的6%,改进湿法改性工艺中硬脂酸钠的较佳用量为LDHs质量的7%,后者改性的LDHs比前者的平均粒径更小、粒径分布更集中、对PVC的热稳定效果更好;合成前驱体ZnAlLa-NO3-LDHs的优选条件为:反应pH值=8.0,初始溶液n(La3+)/n(Al3+)=1/8,陈化时间24h;阴离子交换时间为1~2h合成的ZnAlLa-CO3-LDHs的结晶度和纯度较高;MgAl-CO3-LDHs和ZnAlLa-CO3-LDHs按质量比1:0.2复配后,对PVC的热稳定时间可达49.3min,优于单一类水滑石对PVC的热稳定效果,复合水滑石体系具有“协同效应”。 综上所述,以氯化镁和硫酸铝为原料合成MgAl-CO3-LDHs,在保证产品性能的前提下节约了原料成本;改进了湿法改性工艺,缩短了LDHs表面改性的工艺流程,并取得较好的表面改性效果;采用阴离子交换法合成ZnAlLa-CO3-LDHs,并将MgAl-CO3-LDHs与ZnAlLa-CO3-LDHs复配使用,提高了LDHs对PVC的热稳定性能。论文为水滑石类热稳定剂的生产和应用提供了重要的理论依据。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ314.245.1;TQ325.3

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【参考文献】
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