堿式硫酸鎂晶采和氫氧化鎂晶須的改性及應(yīng)用研究.pdf

1、堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須是無機(jī)增韌阻燃材料,可用于塑料、陶瓷、涂料、金屬、化工、航空航天等領(lǐng)域,在世界范圍內(nèi)得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而在我國此類產(chǎn)品卻仍然處于研究與開發(fā)階段,與美日等發(fā)達(dá)國家相比有較大差距。針對(duì)這種情況,本文在前人研究的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)的研究了堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須的制備、改性及應(yīng)用。
　　 以菱鎂礦為原料,在700℃下煅燒3h,將煅燒后的活性氧化鎂配制為4.0％的料漿,利用水熱法,控制反應(yīng)溫度為200℃,

2、反應(yīng)時(shí)間4h,攪拌速度為400r/min,制備出堿式硫酸鎂晶須。以氫氧化鈉和堿式硫酸鎂晶須為原料,采用水熱法,控制堿式硫酸鎂晶須的料漿濃度為4.0％,反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)時(shí)間4h,攪拌速度為100r/min,氫氧化鈉與堿式硫酸鎂晶須的摩爾比為1.4:1時(shí),制備出氫氧化鎂晶須。
　　 采用單因素條件試驗(yàn)方法,利用脂肪酸、鈦酸酯、硅烷、鋁酸酯等表面改性劑對(duì)堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須進(jìn)行濕法表面改性。試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)堿式硫酸鎂晶

3、須和氫氧化鎂晶須改性效果較好的改性劑分別為硬脂酸鈉和硬脂酸鋅。改性后堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須的接觸角、活化指數(shù)和吸油量分別能達(dá)到111.85°、99.28％、186ml/100g和126.38°、99.05％、354ml/100g,晶須的分散性和流動(dòng)性也明顯提高,晶須表面與硬脂酸鹽之間除有物理吸附外,還形成了牢固的化學(xué)吸附。
　　 將改性后的堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須添加到聚丙烯樹脂中,隨著晶須添加量的增加,堿式硫酸鎂晶須

4、/聚丙烯復(fù)合材料和氫氧化鎂晶須/聚丙烯復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和氧指數(shù)上升,拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率下降。聚丙烯的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和氧指數(shù)分別為62J/m、25.8MPa、83.5％和19.2％,當(dāng)晶須的添加量為50％時(shí),堿式硫酸鎂晶須/聚丙烯復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和氧指數(shù)分別為79.67J/m、20.6 MPa、9.7％和25.1％,氫氧化鎂晶須/聚丙烯復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和氧指數(shù)分別為75J

5、/m、21MPa、7.2％、26.0％,復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能和阻燃性能得到提高。
　　 研究了堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須增韌阻燃聚丙烯的作用機(jī)理,結(jié)果表明,晶須與樹脂接觸及浸潤,然后與樹脂間形成新的塑性界面層,在應(yīng)力作用下,塑性界面層能發(fā)生形變以緩解應(yīng)力集中,使得復(fù)合材料能吸收較大能量,從而使復(fù)合材料的韌性得以增強(qiáng)。堿式硫酸鎂晶須和氫氧化鎂晶須的最終分解產(chǎn)物為氧化鎂和水,水蒸氣的產(chǎn)生可吸收大量的熱量和沖淡氧氣的濃度,其分解產(chǎn)