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超分子插层结构无机—有机复合紫外吸收剂制备及性能研究

作　者: 脱振军
导　师: 李殿卿
学　校: 北京化工大学
专　业: 应用化学
关键词: 水滑石 光稳定剂 苯并三唑 苯并咪唑 二苯甲酮 热分解动力学
分类号: TQ424
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 196次
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内容摘要


本文采用成核／晶化隔离法制备了层间阴离子为硝酸根的锌铝水滑石前体，通过离子交换法将5-苯并三唑基4-羟基-3-异丁基苯磺酸(BZO)、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸(PBSA)、2，2′-二羟基-4，4′-二甲氧基苯甲酮-5，5′-双磺酸钠(DBDS)三种有机紫外吸收剂成功插入了所制前体层间，通过XRD、ICP、FT-IR、TG-DTA等一系列表征手段证明，有机阴离子客体与主体层板间存在较强的相互作用而并非简单的混合，形成了超分子插层结构。并研究了分别用这三种超分子插层结构紫外吸收剂改性的聚丙烯塑料的光稳定性能。最后，采用Coats-Redfern积分法，自编计算机程序，对所用插层前体、三种插层光稳定剂及三种插层客体的非等温热分解动力学参数进行求算，获得了一批较有价值的数据，从理论上分析了插层产物热稳定性提高的原因。 ZnAl-BZO-LDHs的热稳定与插层客体相比获得了显著的提高，层间物种的明显分解温度由250℃提高至450℃附近，紫外吸收性能也略有增加，并表现出同客体相近表面附着能力。实际应用于聚丙烯中可有效减缓聚丙烯由紫外光导致的降解和老化。 ZnAl-PBSA-LDHs与客体PBSA相比，紫外吸收能力大幅度增强。客体阴离子在层间规整排列，增加了形成客体-主体、客体-客体间氢键的几率与强度，是其紫外吸收能力提高的重要原因。将其用于聚丙烯塑

全文目录


第一章 文献综述  19-41
  1.1 前言  19-20
  1.2 光稳定剂概述  20-26
    1.2.1 太阳光中的紫外线  20
    1.2.2 光稳定剂的作用  20-21
    1.2.3 光稳定剂的分类与应用  21-23
      1.2.3.1 紫外吸收剂  21-22
      1.2.3.2 猝灭剂  22
      1.2.3.3 自由基捕获剂  22-23
      1.2.3.4 光屏蔽剂  23
    1.2.4 光稳定剂的作用机理  23-25
      1.2.4.1 紫外吸收剂作用机理  23-24
      1.2.4.2 猝灭剂作用机理  24
      1.2.4.3 受阻胺光稳定剂(HALS)作用机理  24
      1.2.4.4 光屏蔽剂作用机理  24-25
    1.2.5 光稳定剂的发展现状及趋势  25-26
      1.2.5.1 高分子量化  25
      1.2.5.2 多功能化  25
      1.2.5.3 反应性化  25-26
  1.3 材料的光氧老化  26-28
    1.3.1 概述  26
    1.3.2 光物理过程及光化学过程  26-27
    1.3.3 氧化光降解对聚合物的破坏作用  27
    1.3.4 氧化光降解的一般机理  27-28
  1.4 水滑石类化合物概述  28-36
    1.4.1 水滑石简介  28-29
    1.4.2 水滑石的结构与组成  29-30
    1.4.3 水滑石的性质  30-31
      1.4.3.1 酸碱双功能性  31
      1.4.3.2 层间离子的可交换性  31
      1.4.3.3 热稳定性  31
      1.4.3.4 结构记忆效应  31
    1.4.4 水滑石的制备  31-33
      1.4.4.1 共沉淀法  31-32
      1.4.4.2 水热合成法  32-33
      1.4.4.3 离子交换法  33
      1.4.4.4 焙烧复原法  33
    1.4.5 有机阴离子插层组装 LDHs的方法  33-34
      1.4.5.1 离子交换法  33
      1.4.5.2 共沉淀法  33-34
      1.4.5.3 二次组装法(预撑法)  34
    1.4.6 水滑石类化合物的表征方法  34-36
      1.4.6.1 X射线粉末衍射(PXRD或XRD)  34-35
      1.4.6.2 红外光谱分析(FT-IR)  35
      1.4.6.3 热分析(TG-DTA)  35
      1.4.6.4 元素分析(ICP)  35
      1.4.6.5 形貌表征(SEM和TEM)  35-36
  1.5 超分子插层结构紫外吸收剂的研究现状  36-37
    1.5.1 超分子插层结构紫外吸收剂的插层组装方法  36-37
      1.5.1.1 共沉淀法  36
      1.5.1.2 离子交换法  36-37
    1.5.2 研究现状  37
  1.6 本课题研究的目的及意义  37-38
  1.7 本课题的主要研究内容  38-41
    1.7.1 超分子插层结构无机-有机复合紫外吸收剂的插层组装及紫外吸收性能研究  38-39
    1.7.2 超分子插层结构紫外吸收剂非等温热分解动力学研究  39-41
第二章 实验部分  41-49
  2.1 实验原料  41
  2.2 ZnAl-NO_3-LDHs前体制备  41-42
  2.3 ZnAl-NO_3-LDHs前体的表征  42
  2.4 BZO的提纯  42
  2.5 有机紫外吸收剂阴离子与水滑石的插层组装  42-44
    2.5.1 BZO插层组装 LDHs  42-43
    2.5.2 PBSA插层组装 LDHs  43-44
    2.5.3 DBDS插层组装 LDHs  44
  2.6 水滑石样品及有机紫外吸收剂插层水滑石的表征  44-45
  2.7 纯聚丙烯薄膜的制备  45
  2.8 改性聚丙烯薄膜的制备  45
  2.9 纯聚丙烯及改性聚丙烯薄膜紫外光老化方法  45-46
  2.10 纯聚丙烯及改性聚丙烯薄膜紫外光老化样品的表征  46
  2.11 纯聚丙烯拉伸样条制备  46
  2.12 改性聚丙烯拉伸样条制备  46-47
  2.13 纯聚丙烯及改性聚丙烯拉伸样条的紫外光老化实验  47
  2.14 纯聚丙烯及改性聚丙烯拉伸样条紫外光老化样品的表征  47-49
第三章 ZnAl-BZO-LDHs的组装及紫外吸收性能研究  49-65
  3.1 BZO的理化性能  49
  3.2 ZnAl-NO_3-LDHs前体的合成研究  49-52
    3.2.1 ZnAl-NO_3-LDHs前体的晶体结构  49-50
    3.2.2 ZnAl-NO_3-LDHs前体的红外表征  50-51
    3.2.3 ZnAl-NO_3-LDHs前体的热分析  51
    3.2.4 ZnAl-NO_3-LDHs前体的元素分析  51-52
  3.3 反应初始 pH值对 BZO组装产物晶体结构的影响  52-54
    3.3.1 酸性条件下合成产物的结构  52-53
    3.3.2 碱性条件下合成产物的结构  53
    3.3.3 中性条件下合成产物的结构  53-54
  3.4 ZnAl-BZO-LDHs的红外分析  54-55
  3.5 ZnAl-BZO-LDHs的热分析  55-57
  3.6 ZnAl-BZO-LDHs的元素分析  57
  3.7 ZnAl-BZO-LDHs的紫外吸收性能  57-58
  3.8 ZnAl-BZO-LDHs改性聚丙烯的光稳定性  58-62
    3.8.1 ZnAl-BZO-LDHs改性聚丙烯薄膜的光老化研究  58-60
    3.8.2 ZnAl-BZO-LDHs改性聚丙烯的光稳定性  60-62
  3.9 小结  62-65
第四章 ZnAl-PBSA-LDHs的制备、结构及性能研究  65-75
  4.1 PBSA的理化性能  65
  4.2 反应初始pH值对 PBSA组装产物晶体结构的影响  65-67
    4.2.1 酸性条件下合成产物的结构  65-66
    4.2.2 中性条件下合成产物的结构  66-67
  4.3 ZnAl-PBSA-LDHs的红外分析  67
  4.4 ZnAl-PBSA-LDHs的热分析  67-68
  4.5 ZnAl-PBSA-LDHs的元素分析  68-69
  4.6 ZnAl-PBSA-LDHs的紫外吸收性能  69-70
  4.7 ZnAl-PBSA-LDHs改性聚丙烯的光稳定性  70-73
    4.7.1 ZnAl-PBSA-LDHs改性聚丙烯薄膜的光老化研究  70-72
    4.7.2 ZnAl-PBSA-LDHs改性聚丙烯的光稳定性  72-73
  4.8 小结  73-75
第五章 ZnAl-DBDS-LDHs的制备、结构及性能研究  75-85
  5.1 DBDS的理化性能  75
  5.2 反应初始pH值对PBSA组装产物晶体结构的影响  75-77
    5.2.1 中性环境下合成产物的结构  75-76
    5.2.2 酸性环境下合成产物的结构  76-77
  5.3 ZnAl-DBDS-LDHs的红外分析  77-78
  5.4 ZnAl-DBDS-LDHs的热分析  78-80
  5.5 ZnAl-DBDS-LDHs的元素分析  80
  5.6 ZnAl-DBDS-LDHs的紫外吸收性能  80-81
  5.7 ZnAl-DBDS-LDHs改性聚丙烯的光稳定性  81-84
    5.7.1 ZnAl-DBDS-LDHs改性聚丙烯薄膜的光老化研究  81-82
    5.7.2 ZnAl-DBDS-LDHs改性聚丙烯的光稳定性  82-84
  5.8 小结  84-85
第六章 有机紫外吸收剂插层组装 LDHs非等温热分解动力学研究  85-95
  6.1 非等温热分解动力学的研究方法  85-86
    6.1.1 Coats-Redfern积分法  85
    6.1.2 热分解动力学参数计算的其它方法  85-86
  6.2 计算流程及计算程序的编制  86-87
  6.3 ZnAl-NO_3-LDHs的非等温热分解行为及动力学参数计算  87-88
  6.4 BZO及ZnAl-BZO-LDHs的非等温热分解行为及动力学参数计算  88-89
  6.5 PBSA及ZnAl-PBSA-LDHs的非等温热分解行为及动力学参数计算  89-91
  6.6 DBDS及ZnAl-DBDS-LOHs的非等温热分解行为及动力学参数计算  91-92
  6.7 小结  92-95
第七章 结论  95-97
本论文创新点  97-99
参考文献  99-105
研究成果及发表的学术论文  105-106
致谢  106-107
作者及导师简介简介  107

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 吸附剂
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