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本文采用共沉淀法制备了结晶度高、晶相单一的CO2-3型镁铝水滑石(LDHs)前体,通过插层组装和表面改性两种方法对水滑石进行有机改性。通过XRD、FT-IR、TG、ICP等测试手段对样品的组成、结构等进行了表征,分析研究了样品的组成、结构和性能之间的关系。并对有机改性的水滑石的应用进行了研究。
选取水杨酸和硬脂酸通过返混沉淀法插层进入水滑石层间,对水滑石进行了有机改性。对插层反应的反应条件进行探讨得出层板元素摩尔比、pH、温度、溶剂和干燥方式等因素对样品的纯度、结晶度、反应程度及形貌产生明显影响。通过控制自组装条件,水杨酸根阴离子和硬脂酸根阴离子可取代镁铝水滑石前体层间的CO2-3离子,组装得到晶体结构良好的水杨酸根插层水滑石和硬脂酸根插层水滑石。
选取硅烷偶联剂KH-570采用表面改性法对水滑石进行有机改性,通过对改性样品的活化指数的测定,得出有机表面改性的反应条件中反应时间、温度、pH、层板元素摩尔比和改性剂含量对反应有明显影响。通过控制表面改性的条件,硅烷偶联剂分子可较好的包覆在LDHs颗粒的表面,成功地实现对LDHs的有机化改性。
对水杨酸根插层LDHs的紫外谱图进行分析,表明水杨酸根插层LDHs具有良好的前体屏蔽紫外和插层吸收紫外的功能,并且因主体-客体、客体-客体相互作用而宽化,对紫外的吸收得到了加强;与构成插层结构的主体、客体相比,水杨酸根插层LDHs的热稳定性有较大提高,因此在防紫外辐射领域有着非常广阔的应用前景。
对硬脂酸根插层的水滑石和硅烷偶联剂表面有机化的水滑石与聚碳酸亚丙酯(PPC)的熔融共混得到的复合材料进行热稳定性分析,结果表明,有机化改性的水滑石的加入,使得PPC的玻璃化转变温度和分解温度有了较大的提高,较大的改善了PPC的热性能,为此水滑石在复合材料领域将有着广阔的应用前景。