微乳液法制备纳米镁铝水滑石及其阻燃性能的研究

摘要

镁铝水滑石具有阻燃、消烟、填充三种功能，是一种高效、无卤、低烟、无毒的新型无机阻燃剂，具有广阔的开发前景。本文以SDS/正丁醇/正庚烷/水溶液微乳液体系制备纳米镁铝水滑石，并对其对板材的阻燃性能进行初步探讨。
　　 首先，确定了微乳液体系中SDS与正丁醇的最优质量比。固定此最优质量比，改变(SDS+正丁醇)与油相正庚烷的质量比，以最大溶水量为评价指标，考察了不同温度、pH值、盐溶液浓度等因素对微乳液体系稳定性的影响，最终确定制备纳米镁铝水滑石的最佳微乳体系。得到如下结论：① SDS与正丁醇的质量比为4:6，(SDS+正丁醇)与正庚烷的质量比为3:7。②盐溶液浓度对微乳液稳定区域的影响较大，在最优微乳体系中镁铝盐溶液浓度取0.32 mol·L-1；温度、pH值对微乳液的稳定区域影响较小。
　　 在最优微乳体系内制备纳米镁铝水滑石，经XRD、红外光谱、激光衍射光谱、透射电镜、热重分析等表征手段，确定制备出了粒度分布均匀、单分散好、结晶良好的纳米镁铝水滑石。考察了反应温度、反应时间、盐溶液浓度、水与表面活性剂的摩尔比(ω)等工艺参数对制备镁铝水滑石粒径尺寸的影响。结论如下：①制备出了结晶良好、粒径分布均匀、单分散好的纳米镁铝水滑石，平均粒径44.6 nm，呈粒状。②反应温度、反应时间、盐溶液浓度、水与表面活性剂的摩尔比(ω)等工艺参数均影响镁铝水滑石的粒径，反应温度越高、反应时间越长、盐溶液浓度越低、ω越大，镁铝水滑石的粒径越大。
　　 最后，初步将纳米镁铝水滑石用于胶合板及中密度纤维板的阻燃，同时考察了纳米级与微米级镁铝水滑石对中密度纤维板阻燃效果的不同。随着镁铝水滑石在胶合板和中密度纤维板中含量的增加，氧指数增大，阻燃效果变佳。胶合板的胶合强度较素板下降38％，但仍达Ⅱ类胶合板的要求；中密度纤维板的静曲强度、弹性模量和内结合强度分别降至素板的38％、53％和20％，吸水膨胀率较素板升高13.2％。在同等条件下，纳米级镁铝水滑石对中密度纤维板的阻燃效果优于微米级镁铝水滑石。