鎂鋁水滑石的制備及其對酚醛樹脂的高溫改性研究.pdf

1、水滑石是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的陰離子粘土，具有酸堿雙功能性、微孔結(jié)構(gòu)、記憶效應(yīng)及層間陰離子的可交換性。水滑石的這些功能和性質(zhì)，與水滑石的結(jié)晶度、層間陰離子種類，以及層板與層間離子之間作用力強弱等有密切關(guān)系。在本文中，我們首先對比了共沉淀法和水熱法在制備鎂鋁水滑石時對其晶體形貌和顆粒分布的影響。結(jié)果表明，水熱法是合成水滑石晶體相對理想的方法。因此，我們在不同的水熱條件下（水熱時間、填充量、水熱溫度、多羥基醇類共溶劑、乙二醇添加量等），進(jìn)一步合

2、成了一系列的水滑石晶體，并對其結(jié)構(gòu)上的差異作了較為深入的研究。利用水滑石層間陰離子的可交換性進(jìn)行插層組裝是國內(nèi)近年來興起的研究新熱點。論文中，我們對合成出來的水滑石進(jìn)行了有機陰離子的插層，分別采用一步合成法、返混沉淀法和直接離子交換法制備水楊酸根插層水滑石。此外，我們還考察了有機化前后兩種類型的水滑石對熱固性酚醛樹脂的高溫改性的影響。
　　 通過研究我們得到以下結(jié)論:
　　 (1)采用水熱法合成鎂鋁LDHs時，延長水熱晶

3、化時間有利于提高水滑石晶體的結(jié)晶程度;填充含量在80％時，制備得到的水滑石晶體六邊形層片狀最為規(guī)整，顆粒大小分布最為均勻。水熱反應(yīng)溫度升高到140℃以上后水滑石晶體的六角形晶體形貌變的不明顯，而且水滑石顆粒之間出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚。水熱溫度120℃時制備的水滑石晶體的六角形形貌規(guī)整，顆粒大小分布均勻。因此我們得到優(yōu)化的水熱合成條件為:水熱時間16h、填充量80％、水熱溫度120℃。
　　 (2)重點考察了有機共溶劑對水熱合成所得水滑石

4、的水合程度、結(jié)晶性、熱性質(zhì)等的影響:
　　 以多羥基醇作共溶劑，可對合成的水滑石晶粒形貌的規(guī)整性、熱穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生重要的影響。以乙醇、乙二醇為共溶劑得到的水滑石，結(jié)晶度高，呈現(xiàn)為規(guī)則的六角層板狀晶形。而以甘油和季戊四醇為共溶劑得到的水滑石，結(jié)晶度下降，形貌趨于不規(guī)則，且出現(xiàn)團(tuán)聚和粘結(jié)現(xiàn)象。隨著醇類共溶劑中羥基含量的增加，水滑石中結(jié)晶水的釋放溫度有所提高，而基本層上的羥基脫水、以及層間碳酸根(CO32-)釋放CO2的溫度則相應(yīng)降

5、低。隨著共溶劑中羥基數(shù)目的增加，將容易形成水合程度高的結(jié)晶水，并影響到水滑石有序結(jié)構(gòu)的堆積與晶粒長大。
　　 可通過控制乙二醇共溶劑的添加量，影響水滑石的形核和晶粒生長，從而獲得不同水合程度的水滑石，并使所得水滑石呈現(xiàn)出不同的結(jié)晶性和熱性質(zhì)。添加15％的乙二醇做共溶劑時得到的水滑石形貌，與僅利用去離子水為溶劑得到的水滑石非常相似，都表現(xiàn)出規(guī)整的六邊形層板結(jié)構(gòu)。而利用SEM、XRD、IR，以及TG/DSC等綜合分析可發(fā)現(xiàn)，添加15

6、％乙二醇的共溶劑，甚至可獲得更高結(jié)晶性的水滑石。且添加了15％乙二醇共溶劑合成的水滑石，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
　　 (3)采用直接交換法在保持體系PH在8～9時，可成功將水滑石層間的CO32-替換為水楊酸根。水楊酸根代替CO32-進(jìn)入水滑石層間后，使得鎂鋁水滑石的層間距(d003)由0.7721nm增加到1.5007nm，同時，也在一定程度上降低水滑石的板層結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和結(jié)晶度。水楊酸根在水滑石層間呈雙層結(jié)構(gòu)排列。