聚醚型表面活性剂在LDH上的吸附对LDH分散体系胶体稳定性的影响

摘要

本文主要的研究工作包括制备了Mg-Al-LDH的阴离子粘土分散体系，测定了选用的EPE型嵌段聚合物的基础物化参数。用吸附等温曲线以及芘的荧光光谱的方法研究了EPE型嵌段聚合物在LDH表面的吸附过程及吸附层的结构变化。从冷冻稳定性、机械稳定性、耐盐稳定性三个方面考察了EPE嵌段聚合物在LDH表面的吸附对阴离子粘土分散体系稳定性的影响，并对其进行了原理上的讨论。最后，用线性膨胀试验、页岩回收实验、粘土粒度分布三种手段表征了EPE嵌段聚合物与LDH的复配体系对粘土的抑制性。　　本论文的主要结论如下：　　(1)从XRD谱图中可以看到用非稳态共沉淀的方法制备的Mg/Al=1和Mg/Al=3的层状双金属氢氧化物，样品晶型良好，具有典型的类水滑石的层状结构。在透射电镜下，所制各样品的粒子形貌为四边形或者六边形的规则片状粒子。用Zetasizer3000测定了LDH样品的Zeta电位和粒度分布曲线，LDH粒子带有正电荷，所制备的阴离子粘土分散体系的粒子呈现多级分布。　　(2)EPE型嵌段聚合物在阴离子粘土LDH表面的吸附等温线呈现S型等温吸附曲线。吸附的机制符合熵驱动的非离子型表面活性剂在亲水性固体表面的四步协同机制。EPE1100分子在其临界表面聚集浓度(Csac)附近，通过疏水作用，进入吸附层，在固体表面自缔合形成表面胶团的吸附结构，使得吸附量在较小的浓度范围内，迅速增大。　　(3)从机械稳定性、冷冻稳定性、耐盐稳定性三个方面考察了EPE型嵌段聚合物对Mg-Al-LDH胶体稳定性的影响。实验结果表明当EPE型嵌段聚合物添加到阴离子粘土分散体系中，嵌段聚合物分子在片状粒子表面的吸附对胶体分散体系的稳定性产生了重要的影响。　　(4)用线性膨胀、页岩回收实验、和基准钠土(蒙脱土)粒度分布三种方法表征了EPE型嵌段聚合物和LDH的复配体系抑制粘土水化膨胀和分散的能力。

目录

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摘要

第一章前言

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1非离子表面活性剂和聚合物在亲水界面上的吸附

1.2.2典型的非离子型表面活性剂和聚合物在亲水性表面吸附体系的研究

1.2.4吸附的研究方法

1.3论文的主要研究内容

参考文献

第二章实验仪器和药品

2.1实验原料和试剂

2.2研究方法

2.2.1主要实验仪器及设备

2.2.2研究方法

第三章[Mg-Al-Cl]LDH样品的制备与表征、聚醚型表面活性剂的物理参数表征

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1[Mg-Al-Cl]LDH的合成

3.2.2[Mg-Al-Cl]LDH分散体系的表征

3.2.3 EPE型嵌段聚合物的临界胶束浓度CMC测定

3.3结果与讨论

3.3.1[Mg-Al-Cl]LDH的晶体结构及XRD分析

3.3.2[Mg-Al-Cl]LDH的形貌分析

3.3.3[Mg-Al-Cl]LDH粒度分布与Zeta电位测定

3.3.4芘的荧光光谱测定EPE型嵌段聚合物的临界胶束浓度CMC

参考文献

4.1引言

4.2实验方法

4.2.1嵌段聚合物EPE1100在[Mg-Al-Cl]LDH表面上吸附等温线的测定

4.2.2芘的荧光发射光谱研究EPE嵌段聚合物在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附

4.2.3 EPE1100在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附对粒子形貌的影响

4.2.4 EPE1100在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附后对粒子晶型结构的影响

4.3结果与讨论

4.3.1嵌段聚合物EPE1100在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附等温线

4.3.2芘分子的荧光发射光谱研究EPE1100，EPE1900在LDH表面的吸附状态

4.3.3 EPE1100在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附对LDH晶型结构的影响：XRD研究

4.3.4 EPE1100在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附对粒子形貌的影响

参考文献

第五章EPE型嵌段聚合物在[Mg-Al-Cl]LDH粒子表面的吸附对LDH分散体系胶体稳定性的影响

5.1引言

5.2实验方法

5.2.1[Mg-Al-Cl]LDH分散体系冷冻稳定性实验

5.2.2[Mg-Al-Cl]LDH分散体系与EPE1100作用后样品的热重分析

5.2.3[Mg-Al-Cl]LDH分散体系机械稳定性实验

5.2.4[Mg-Al-Cl]LDH分散体系耐盐稳定性实验

5.2.5 EPE型嵌段聚合物不同加量时的[Mg-Al-Cl]LDH粒子的Zeta电势

5.3结果与讨论

5.3.1 EPE1100对[Mg-Al-Cl]LDH分散体系冷冻稳定性的影响

5.3.2 EPE1100对[Mg-Al-Cl]LDH分散体系机械稳定性的影响

5.3.3 EPE1100、F68在[Mg-Al-Cl]LDH粒子表面的吸附对LDH粒子Zeta电位的影响

5.3.4 EPE1100、EPE1900在[Mg-Al-Cl]LDH表面的吸附对LDH分散体系耐盐稳定性影响

参考文献

第六章[Mg-Al-Cl]LDH与EPE型聚合物的复配体系对粘土分散和膨胀抑制性的研究

6.1引言

6.2实验方法

6.2.1[Mg-Al-Cl]LDH与EPE型聚合物复配体系抑制性的线性膨胀实验表征

6.2.2[Mg-Al-Cl]LDH与EPE型聚合物复配体系抑制性页岩回收率实验表征

6.2.3[Mg-Al-Cl]LDH与EPE1100复配体系抑制性的粒度分布卖验表征

6.3结果与讨论

6.3.1 [Mg-Al-Cl]LDH与EPE1100复配体系抑制性线性膨胀实验和页岩回收率实验表征

6.3.2[Mg-Al-Cl]LDH与EPE1100复配体系抑制性粒度分布实验表征

参考文献

第七章主要结论

致谢

硕士生期间发表论文情况