Mg(OH)2晶体在纤维素类基质上的原位生长及应用研究

摘要

氢氧化镁作为性能优良的无机阻燃、隔热材料已被应用于很多领域，倘若能对其形态结构、生长进行控制，则可大幅提高其应用价值。氢氧化镁作为添加剂已经在高分子聚合材料中被广泛应用，但是其在纺织品上的应用还鲜见报道。
　　 本文第一部分讨论了氢氧化镁晶体在自制纤维素膜上的原位生长。采用氨水和氯化镁为原料制备氢氧化镁晶体，在自制的纤维素膜及纯棉织物上进行原位生长，通过对纤维素膜和纯棉织物进行羧基改性使纤维素膜表面具有能与氢氧化镁结合的活性结合点。在实验的初期，把生长体系置于外加静电场条件下，研究外加电场条件下对氢氧化镁晶体生长的调控，实验结果表明效果不明显，分析其中原因得出：由于空气、水、玻璃等介电常数大，对电场削弱非常显著，实际作用的电场强度非常微小。在查阅相关文献后，在生长体系中添加氯化钠增大电导率从而达到增大实际作用的电场力，实验结果显示：添加氯化钠后，氢氧化镁晶体形状由片状变成棒状，影响因素为氯化钠，与外加电场无关。研究控制氯化钠的添加，Na+对氢氧化镁晶体生长的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形态，XRD分析氢氧化镁晶体的晶型结构，ICP分析膜上镁元素的含量。结果表明：在添加氯化钠的生长体系中，纤维素膜上得到的是棒状的氢氧化镁晶体，不添加氯化钠的生长体系中，纤维素膜上得到的是片状的氢氧化镁晶体；且生长有棒状氢氧化镁晶体的纤维素膜上镁元素含量高。对生长不同形貌氢氧化镁晶体对纤维素膜的热稳定性和紫外防护性能影响进行了研究，结果表明：在生长有氢氧化镁晶体后纤维素膜的热稳定性及紫外防护性能均提高了，且生长有棒状氢氧化镁晶体的纤维素膜比生长有片状氢氧化镁晶体纤维素膜的热稳定性和紫外防护性能均要好。
　　 本文第二部分讨论了Na+对氢氧化镁晶体在棉织物上原位生长的影响及应用研究。对棉织物完成羧基改性后进行二次改性处理，即将棉织物在制备纤维素膜的溶解体系进行处理，经过XPS分析，处理后棉织物表面N元素含量显著增加，可能是与溶解体系中的尿素发生了反应，有文献报道尿素对氢氧化镁晶体的生长有调控作用。在二次改性棉的生长体系中添加氯化钠，生长得到棒状氢氧化镁晶体；不添加氯化钠，生长得到片状氢氧化镁晶体，影响氢氧化镁晶体在棉织物上生长形貌的变化是氯化钠和二次改性的协同作用。对于两种情况下生长氢氧化镁晶体得到的棉织物进行垂直燃烧、导热系数、热重分析及织物光学性能等测试表征，研究结果表明：生长氢氧化镁晶体后棉织物的热性能(阻燃、隔热、热稳定性)及光学性能均有提高，且生长棒状氢氧化镁晶体的棉织物的热性能(阻燃、隔热、热稳定性)及光学性能提升最为显著。