特殊结构含锑、镁化合物纳米材料的制备和阻燃性能研究

【摘要】： 本工作主要包括三个方面的研究:一是在液相体系中,利用改进的软模板技术成功制备了不同形貌的含锑的纳米颗粒,这方面的研究在文献中很少涉及,该工作的开展为其它纳米材料的制备研究起到了较好的启示性作用;二是对共沸蒸馏法制备改性氢氧化镁进行了详细的论述,提出了一种新的制备表面改性纳米颗粒的方法;三是在完成上述制备纳米材料的同时,对部分工艺进行优化放大,将所得到的产品用作高分子材料添加剂,对其使用性能进行了测试。本工作得到了以下有意义的结果: 1基于高分子材料在分散介质中能形成线团的现象,通过控制加料顺序,在水醇体系中首先得到规整形貌的聚乙二醇(PEG)线团微球,然后把易于团聚的三氧化二锑(Sb2O3)前驱体纳米颗粒键合于聚乙二醇(PEG)线团微球表面,得到了一种PEG线团微球为核,Sb2O3前驱体为壳的“核-壳”结构颗粒,最后将上述结构颗粒经过高温烘干,得到了Sb2O3空心微球材料。通过透射电镜对材料的形成过程进行跟踪表征,提出了Sb2O3空心微球的形成机理。 2针对Sb2O3前驱体纳米颗粒很容易团聚的特点,用超声波清洗器把这些前驱体分散到含有表面活性剂的水溶液中,利用表面活性剂与Sb2O3前驱体的弱键合,有效地控制前驱体纳米颗粒的团聚与生长,最终得到了星形、带状、带束状等形貌的Sb2O3纳米颗粒。通过对形成过程的跟踪表征,提出了相关的形成机理。 3在机械搅拌情况下,直接把三氯化锑乙醇溶液直接滴加到表面活性剂溶液中,也得到了形貌较好的带束状Sb2O3纳米颗粒。经过实验优化,成功实现了Sb2O3带束状纳米颗粒在50 L反应釜中放大制备。同时把Sb2O3带束状纳米颗粒加入到软质PVC中进行了性能测试,相对于商品Sb2O3,阻燃性能没有大幅提高,原因是没有改变阻燃机理;力学性能则有较大程度提高,其原因就是带束状Sb2O3纳米微粒比表面积大并与基体粘接力好。 4把表面修饰剂引入到传统的共沸蒸馏系统中去,实现了纳米氢氧化镁(Mg(OH)2)的干燥和改性一步完成,提出了共沸蒸馏表面改性纳米颗粒的形成机理。把经过表面改性的纳米Mg(OH)2加入到ABS塑料中进行性能测试,相对商品Mg(OH)2,其阻燃性能没有明显提高,原因是片状的纳米Mg(OH)2在聚合物基体中以团聚球形式存在,没有形成燃烧气体隔绝层;力学性能则有较大程度的提高,原因是纳米团聚体在基体中比表面积大并与基体粘接力好。 上述制备方法有望应用于其它特殊结构氧化物的控制合成与表面改性。