层状氢氧化物(layered double hydroxides,缩写为LDHs)是一类具有典型层状结构的无机材料,它由带正电荷的氢氧化物层,层间阴离子以及层间水分子组成。其一般化学通式可以写成[M2+1-xM3+x(OH)2]x+An-x/n·yH2O,其中M2+代表二价金属离子、M3+代表三价金属离子,An-为层间阴离子,y表示层间结晶水的数目。由于它结构和组成的特殊性,赋予了层状氢氧化物LDHs一些特殊的化学性质,并被广泛应用于各个领域中。层状氢氧化物呈碱性,受热发生分解时吸收大量的热并释放出大量水和二氧化碳等不燃性气体,从而降低聚合物材料表面的氧气浓度,也可以使可燃材料表面碳化形成疏松的碳化层,起到阻隔聚合物表面热量传递的作用,因此可以阻燃或延缓燃烧过程的进行,是一种无毒,低烟,环保的无卤阻燃剂。此外,由于它的碱性中心可以吸附游离状态的HC1,可以阻止PVC聚氯乙烯的自催化作用,终止链锻活性自由基的形成,延长聚合物材料PVC热稳定性能,因此可以作为一种PVC热稳定剂。层状氢氧化物的合成方法简便,原材料价格便宜,经济环保,被广泛用于塑料加工行业中,具有很好的发展前景。作为一种塑料添加剂,如果它能同时赋予塑料颜色,可以帮助人们识别其用途和走向,在许多应用中很有意义。因此,本论文主要研究了几种有色层状氢氧化物的制备过程,表面改性以及添加到PVC中作为热稳定剂的作用效果。我们采用本实验室提出的绿色合成工艺合成了镁铁型、镁铬型、镍铝型层状氢氧化物,并通过XRD、FT-IR、UV-vis、热重分析等测试方法对样品进行了表征测试,实验结果表明它们均具有典型的层状结构,而且结晶性良好。为了提高LDHs无机材料与聚合物PVC基体的相容性,本论文采用了硬脂酸对合成的镁铁型、镁铬型、镍铝型层状氢氧化物进行表面改性,通过活化指数的测试确定了改性剂用量、改性时间和改性温度。实验表明,改性剂用量为6 wt%,反应时间为1.5 h,改性温度为100℃时效果最好,活化指数最高。最后,将改性得到的层状氢氧化物添加到塑料PVC中,在160℃辊温下和PVC粉末混炼4 min,混炼均匀后下片并裁成2cm×2cm的PVC样片。将样片放入180℃热老化试验箱中,每隔10 min取出样片,观察PVC样片的颜色变化情况。实验表明,添加镁铬型层状氢氧化物的样片在40 mmin后开始发生颜色改变,90 mmin后完全变成红色；添加镁铁型层状氢氧化物的样片在50 min后开始发生颜色改变,90 min后完全变成黑色。