芒硝伴生白钠镁矾制碱式硫酸镁晶须及其热分解动力学

摘要

内蒙古噶雄淖尔盐湖矿产为芒硝伴生白钠镁矾,此伴生矿的利用方向主要为生产无水硫酸钠,并未从根本上解决其综合利用问题。本文拟研究以此伴生矿为原料,合成分子结构特殊、阻燃性能优良的碱式硫酸镁晶须,以提高伴生矿的利用率,为芒硝伴生白钠镁矾矿产的综合利用提供新途径;并对碱式硫酸镁晶须的热分解性能进行研究,判定其热稳定性、阻燃性,确定阻燃剂适用范围。
　　以内蒙古噶雄淖尔地区的芒硝伴生白钠镁矾矿产为原料,结合本课题组前人工作,分离伴生矿中硫酸镁与硫酸钠,采用水热法一步合成碱式硫酸镁晶须。通过 X-射线衍射(XRD)确定产物物相,高倍显微镜(Microscope)、扫描电子显微镜(SEM)确定产物形貌,傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DSC)确定产物特征官能团及热行为。通过考察硫酸镁与氢氧化钠摩尔比、反应时间、反应温度及初始硫酸镁浓度对碱式硫酸镁晶须物相及形貌的影响,确定合理的工艺条件为:硫酸镁与氢氧化钠摩尔比10:1、反应时间5 h、反应温度190℃、硫酸镁浓度0.8 mol/L。
　　采用 Wanjun Tang提出的温度积分近似式对碱式硫酸镁晶须的热分解机理进行分析,求解三步反应的热分解动力学参数:热分解机理函数、反应活化能及指前因子。确定碱式硫酸镁晶须受热温度低于546K时,化学性质稳定;温度升高至546-837K阶段,碱式硫酸镁晶须分解产生水蒸气,起到阻燃、抑烟作用,其对分解温度处于500-800K的高分子聚合物材料效果明显。为碱式硫酸镁晶须受热时的变化情况、热稳定性、使用寿命及其作为阻燃剂提供理论指导。

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引言

第一章 文献综述

1.1芒硝伴生白钠镁矾的研究

1.2镁盐晶须

1.3碱式硫酸镁晶须

1.4热分析概况

1.5研究的目的、意义和内容

第二章 实验部分

2.1实验仪器和药品

2.2母液的配置

2.3碱式硫酸镁晶须的合成

2.4碱式硫酸镁晶须的表征

第三章 实验结果与讨论

3.1不同硫酸镁与氢氧化钠摩尔比对产物的影响

3.2不同反应时间对产物的影响

3.3不同反应温度对产物的影响

3.4不同硫酸镁初始浓度对生成碱式硫酸镁晶须形貌的影响

3.5扫描电子显微镜分析

3.6碱式硫酸镁晶须的红外分析

3.7碱式硫酸镁晶须的热分析

3.8本章小结

第四章 碱式硫酸镁晶须的热分解研究

4.1碱式硫酸镁的热分解动力学

4.2 本章小结

第五章 结论与建议

5.1主要工作及结论

5.2建议

参 考 文 献

致谢

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