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水滑石是一种矿物,其理想组成为[Mg3Al(OH)8]2CO3·4H2O,化学上属于层状氢氧化物(layereddoublehydroxides,简写为LDHs)。层状氢氧化物由带正电荷的氢氧化物层、层间阴离子和层间水组成。它们在受热时分解,释放出H2O、CO2等不助燃物质,对环境友好,价格相对便宜,可以作高分子材料的稳定剂和阻燃剂使用。因为其组成和层间阴离子可以调控而且易于合成,实际上工业上一般使用化学合成来满足不同制品的添加要求。
本论文主要研究了作为PVC热稳定剂使用的层状氢氧化物的合成、改性及应用。论文工作首先确定了金属离子的最佳摩尔比。以氯化镁、氯化铝、氯化钙为镁、铝、钙离子的来源,氢氧化钠为沉淀剂,采用共沉淀法合成了镁铝、钙铝二元型层状氢氧化物以及钙掺杂水滑石。用XRD、IR、TG以及SEM等对产物进行了结构与形貌表征,结果表明它们都是层状氢氧化物,具有层状氢氧化物的典型特征。
为进一步提高层状氢氧化物与高分子材料PVC的相容性,实验用硬脂酸、苯甲酸、对甲苯磺酸和对羟基苯甲酸对合成的Ca/Al为0.2的层状氢氧化物进行了表面改性。结果显示改性后样品的结构没有发生明显变化,说明如上有机酸没有插入到层状氢氧化物的层间,而是包覆在样品的表面,改性后样品的颗粒变细,分散性变好,与PVC树脂的相容性较好。
最后,将合成、改性后的层状氢氧化物研磨后,与PVC树脂在170℃下进行混炼,在180℃热烘温度下测定其热稳定性。结果表明,添加本研究获得的层状氢氧化物的PVC热稳定性有很大的提高,远高于一个日本产品;不过,其初期着色性比日本样品差。研究还发现,与其他热稳定剂协同使用后的样品能够改善样条的着色性。