Mg-Al LDHs胶体分散体系的液晶相转变

摘要

该文研究了MgAl LDHs(Mg:Al=1:1)、Mg<,2>Al LDHs(Mg:Al=2:1)两种带永久正电荷的无机片状粒子分散体系的各向同性相(I)—向列相(N)液晶相变.随着浓度增加,粒子间相互作用增强,体系从I相,经由I-N两相共存,变为单一的N相.两种体系的临界液晶相转变浓度分别为10﹪和16﹪,出现单一N相的浓度分别为25﹪和39﹪.前者临界相变浓度低于后者.在两相共存区,MgAl LDHs分散体系在低浓度经由失稳分散发生相分离,在高浓度经由成核生长发生相分离;Mg<,2>Al LDHs分散体系按照成核生长机理发生相分离.Mg-Al LDHs体系的液晶相转变可用Onsager理论解释:向列相的稳定性来自于粒子平动熵的增加补偿了取向熵的减少.相变纯粹由熵驱动,受分散体系的体积分数决定,是热力学一级相变.在我们的实验中发现,温度升高使16﹪、18﹪未超声MgAl LDHs体系的相分离速度加快,但并不改变液晶相分离的机理.温度对于其它MgAl LDHs分散体系相分离没有影响.研究了MgAl LDHs分散体系的流变学性质对相分离的影响.通过流变学实验确定体系的溶胶—凝胶相变浓度为18﹪,高于体系的液晶相转变浓度.当体系浓度不太高(10﹪-18﹪),体系为溶胶,I/N相分离不受粘度影响.浓度高于18﹪,体系粘度增大,影响粒子的自由运动,在制样过程中的剪切诱导产生双折射现象.随着粒子的运动,这种结构渐渐松弛.浓度越高,凝胶结构强度越大,弛豫时间越长.最终体系的凝胶结构阻碍I/N相分离,不再出现两相共存.

目录

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摘要

Abstract

符号说明

一前言

1.1研究背景及意义

1.2文献综述

1.2.1液晶

1.2.2无机溶致液晶

1.2.3层状双氢氧化物

二实验仪器和药品

2.1主要仪器和设备

2.2原料和试剂

三实验与研究方法

3.1样品的制备与表征

3.1.1 Mg-Al LDHs分散体系的制备

3.1.2样品形貌和晶体结构分析

3.1.3 Mg-Al LDHs粒子的Zeta电位及粒度分布

3.2研究方法

3.2.1观察体系的相分离过程

3.2.2流变试验研究方法

3.2.3 Mg-Al LDHs凝胶的小角XRD鉴定

3.2.4超声对体系相分离过程的影响

3.2.5温度对体系相分离过程的影响

四结果与讨论

4.1 MgAl LDHs分散体系

4.1.1粒子形貌与粒径

4.1.2晶体结构分析

4.1.3粒子的粒度分布及Zeta电位

4.1.4宏观液晶相行为及相分离过程

4.1.5液晶相微观织构观察

4.1.6 MgAl LDHs凝胶的小角X射线衍射图

4.1.7体系的流变学性质

4.1.8超声分散对体系微观织构的影响

4.1.9温度对液晶相行为的影响

4.1.10关于MgAl LDHs液晶相变的讨论

4.2 Mg2Al LDHs分散体系

4.2.1粒子形貌与粒径

4.2.2晶体结构分析

4.2.3粒子的Zeta电位及粒度分布

4.2.4液晶相行为

4.3 MgAl LDHs与Mg2Al LDHs分散体系液晶相变行为的比较

4.4 LDHs分散体系与其它盘状无机液晶体系的区别

五主要结论

六参考文献

致谢

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