氢氧化铝及水镁石粉体的表面改性研究

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1、大连理工大学硕士学位论文氢氧化铝及水镁石粉体的表面改性研究姓名：庞洪昌申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：宁桂玲20080610大连理工大学硕士学位论文摘要无机微纳米粒子由于自身尺寸小而具有较大的表面能，产生了严重的团聚现象；另外，无机粒子与高分子材料的极性差异还导致它们之间的相容性较差。这些问题严重影响了微纳米粒子的实际使用效果。本论文通过研究氢氧化物微纳米粒子(纳米级氢氧化铝、微米级水镁石(氢氧化镁))的表面接枝改性，从而避免粒子之间的团聚和提高无机粒子与高分子材料的相容性；并揭示了表面具有羟基的氢氧化物微纳米粒子表面改性的规律，以及改性剂与粒

2、子之间的作用力类型。在催化剂(有机强酸)存在的条件下，采用一步法实现了聚乙二醇接枝改性纳米氢氧化铝表面。进一步对物料比例、反应时间和反应温度等条件进行探讨，确定了聚乙二醇接枝改性纳米氢氧化铝的最佳条件，并提出了反应温度对该醚化反应中几个竞争反应的控制作用。对改性纳米氢氧化铝进行了TEM、红外光谱和热重分析等表征分析，结果表明聚乙二醇分子链与纳米氢氧化铝表面的羟基是通过化学键方式结合。改性后的纳米氢氧化铝的分散性能也表明了氢氧化铝颗粒表面极性发生了显著变化。利用硬脂酸盐干法改性微米级水镁石(主要成为氢氧化镁)，将含有有机端的小分子通过化学吸附接枝到微米级水

3、镁石表面。考察了硬脂酸盐用量、反应温度、机械条件等因素对水镁石粉体表面改性的影响。在此基础上，还考察了硬脂酸盐与水镁石之间的作用力种类，通过红外光谱和热重等表征手段对改性水镁石进行分析，结果表明含有有机端的硬脂酸盐通过化学吸附接枝到了微米级水镁石粉体表面。本研究为微米级水镁石表面粉体的表面改性提供了实验基础和理论基础。使用小分子有机酸作为改性剂，对活化过的微米级水镁石表面进行了接枝改性研究。考察了有机酸的用量，反应时间，反应温度对接枝反应的影响。通过红外光谱分析与热重分析等表征表明小分子有机酸与水镁石表面的羟基通过化学反应完成了接枝包覆改性，包覆率可达9

4、9％。比较改性水镁石与水镁石原粉在LDPE中的应用(重量配比为55：45)，发现改性水镁石取代水镁石原粉后的复合材料，拉伸强度从9．2MPa提高到了11．4MPa，冲击强度从17．1KJ·cm-2提高到了36．2KJ·cm-2，断裂伸长率从17％提高到了400％。关键词：微纳米；氢氧化铝；水镁石；接枝；表面改性微纳米氢氧化铝／氢氧化镁的表面改性研究SurfaceModificationofAluminiurnHydroxideandBrucitepowderAbstractThisdissertationdealswithsurfacemodificat

5、ionofinorganicnanometerandmicrometerhydroxide(nanometeraluminumhydroxide，micrometerbrucite)，whichcouldkeeptheinorganicparticlesawayfromaggregationandimprovethecompatibilitybetweentheinorganicparticlesandpolymermaterials．Tbesurfacemodifiersusedincludesmallinorganicmolecularstearat

6、e(zincstearate，magnesiumstearate，calciumstearate，etc．)，smallorganicmolecule(1aurieacid)andpolymer(polyethyleneglyc01)．Anditrevealsthegeneralrulesonthemodificationofhydroxideandthetypeofinteractionbetweenmodifiedagentsandhydroxide．Polyethyleneglycol(PEG)issuccessfullygraftedontoll

7、ano—alurniniumhydroxidesurfaceusingp-toluenesulfonicacid嬲thecatalyzerthroughaone—stepprocedure．Theeffectsofstearateamount，reactiontemperatureandmechanicalforceonthegraftingareinvestigated，Andthegraftingmechanismsunderdifferentreactiontemperaturesarealsoinvestigated．Onthebasis，the

8、surfacemodificationofaluminiumhydroxideb