片状氢氧化镁晶种的制备及其在棉织物上的植种

摘要

阻燃、隔热有机纤维织物在航空航天、高温过滤、防护服装等方面有着广泛的应用。传统上，通常采用对有机纤维织物进行后处理的方法赋予其阻燃、隔热性能，但是传统的有机阻燃材料含有卤素、磷、氮等元素，遇到高温存在释放有毒气体的问题。近年来，关于无机阻燃剂氢氧化镁的研究发展迅速。尤其是特殊晶形貌的氢氧化镁具有高效的阻燃性，而且高温下不产生有毒的、腐蚀性的烟、气，通常被作为阻燃填充物用在聚合物的复合材料中，但在纺织品上的应用还未见报道。
　　 在基物表面均匀排列的片状晶形氢氧化镁可以高效率地反射热量，氢氧化镁受热分解后释放水分可产生“表面冷却”效应，并且生成的氧化镁是极好的耐火材料，在受热时起到非常重要的“屏蔽效应”。本课题组提出在棉织物表面培养氢氧化镁片状晶体，可在棉织物表面形成融高反射、低吸收、防火、隔热等多功能于一体的防护层，提高棉织物的耐热、隔热性能，实现普通棉织物的高性能化。
　　 根据上述思想，本研究在制备出片状氢氧化镁晶种的基础上，将其植种于改性棉织物表面；并系统研究了改性棉织物对氢氧化镁晶种的吸附性能；对氢氧化镁晶种的二次生长也进行了探索性研究。本研究的主要内容及成果如下：
　　 （1）以氨水和氯化镁为原料，依靠激光粒度仪、X-射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等测试方法，分析讨论了在极稀溶液中制备氢氧化镁晶种时，反应物用量、pH值、分散剂用量等因素对所制备的氢氧化镁晶种的晶体结构、形态及粒径的影响，并最终制得了粒径约为4.5nm左右的片状结构的氢氧化镁晶种。
　　 （2）本文讨论了具有不同活性基团含量的棉织物对氢氧化镁晶种的吸附动力学及吸附平衡。当棉织物上的活性基团含量高于0.4414mmol/g时，可以用准二级动力学方程来描述棉织物对氢氧化镁晶种的吸附动力学，其吸附行为符合Langmuir吸附模型，为单层吸附。
　　 （3）制备氢氧化镁晶种并吸附在改性棉织物表面后，本文尝试采取如下工艺进行氢氧化镁晶体的二次生长：将带晶种的棉织物投入0.15 mol/L MgCl2溶液中，温度为35℃，以15 ml/h的速度加入1 mol/L的氨水，12 h后结束加氨，恒温陈化30天，最终氢氧化镁晶体长大并基本布满了棉纤维表面，但存在晶体团聚现象，希望在以后的研究中能够得以解决。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 引言

1.2 氢氧化镁的性质与用途

1.2.1 无机阻燃剂

1.2.2 烟气脱硫

1.2.3 废水处理

1.2.4 其他领域

1.3 氢氧化镁的合成及阻燃机理

1.3.1 氢氧化镁的常温合成方法

1.3.2 氢氧化镁的阻燃机理-

1.4 氢氧化镁晶体的粒径、形貌的影响因素

1.4.1 结晶及晶体生长理论

1.4.2 影响晶体粒度人小的因素分析

1.4.3 影响晶体形貌的因素分析

1.4.4 氢氧化镁晶体的表征

1.5 基物表面晶体的生长模型

1.5.1 基物表面的原位生长研究

1.5.2 基物表面晶体的二次生长研究

1.6 研究意义及研究内容

1.6.1 研究意义

1.6.2 研究内容

2 试剂、材料、仪器与设备

2.1 试剂与药品

2.2 材料

2.3 主要仪器设备

3 实验部分

3.1 片状氢氧化镁晶种的制备

3.2 改性棉织物对氢氧化镁晶种的吸附性能研究

3.2.1 棉织物的改性

3.2.2 氢氧化镁晶种在改性棉织物上的吸附性能

3.3 氢氧化镁晶体的常温二次生长

3.4 片状氢氧化镁晶种的表征

3.4.1 X-射线衍射

3.4.2 透射电子显微镜(TEM)

3.4.3 激光粒度仪

3.5 棉织物上自由羧基的测定

3.6 棉织物上镁元素含量的测定

3.7 棉织物上片状氢氧化镁晶体形貌表征

4 结果与讨论

4.1 氢氧化镁晶种的制备

4.1.1 反应条件的选择

4.1.2 反应物用量对制备片状氢氧化镁晶种的影响

4.1.3 pH值对制备片状氢氧化镁晶种的影响

4.1.4 分散剂对制备片状氢氧化镁晶种的影响

4.1.5 小结

4.2 改性棉织物对氢氧化镁晶种的吸附性能实验

4.2.1 棉织物上活性基团的引入

4.2.2 氢氧化镁晶种在改性棉织物上的吸附性能

4.2.3 改性棉织物对氢氧化镁晶种的吸附动力学研究

4.2.4 改性棉织物对氢氧化镁晶种的平衡吸附

4.2.5 小结

4.3 氢氧化镁晶体在棉织物表面的二次生长

5 结论与展望

参考文献

读研期间论文发表情况

致谢