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双羟基金属复合氧化物（LDHs）的制备及其在阻燃纸中的应用

作　者: 郝宗贤
导　师: 刘跃军
学　校: 湖南工业大学
专　业: 材料学
关键词: 阻燃纸层层自组装植物纤维纳米LDHs 燃烧性能
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本课题对双羟基金属复合氧化物(LDHs)纳米材料及其在阻燃纸中的应用进行了研究。主要内容有：利用自制的反应装置，采用化学沉淀法制备了不同金属元数、不同元素含量的LDHs，并对产品进行了表征。通过对不同元数LDHs纳米材料的表征，分析了金属元素种类对纳米复合材料阻燃性能的影响；通过对LDHs原料比例的分析，确定了适合纸阻燃的最佳四元LDHs的配方；用不同改性剂对LDHs改性，采用浆内添加法制备了以LDHs为阻燃剂的阻燃纸，并通过测定阻燃纸的性能，确定了最适合LDHs的改性剂；将APAM与LDHs配合，通过层层自组装法在植物纤维表面形成LDHs/APAM复合膜，并将改性后的植物纤维抄制成纸，通过测定阻燃纸的燃烧性能和力学性能确定了最适合植物纤维的LDHs/APAM复合膜的制备工艺。结果表明：利用自制反应器，采用共沉淀法制备的纳米LDHs形貌为层状片型，粒径在50nm～150nm之间；LDHs阻燃性能，随着所含金属元数的增加而提高，聚乙二醇(PEG)和偶联剂改性LDHs可改善其与植物纤维的相容性和界面作用，阻燃纸的力学性能得到了提高，PEG-2000为体系较优改性剂；通过不同元素LDHs制备出的阻燃纸的对比，Zn2+和Fe3+的引入影响着LDHs的结构，进而影响阻燃纸的阻燃性能，通过层层自组装法在植物纤维表面形成LDHs/APAM复合膜，可以制备出达到GB/T14656-2009要求的阻燃纸，并且可以显著提高植物纤维纸的力学性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-26
  1.1 引言  9
  1.2 纸及纸的阻燃机理  9-11
    1.2.1 纤维素的化学结构  9
    1.2.2 纸质材料的燃烧机理  9-10
    1.2.3 纸质材料的阻燃机理  10-11
  1.3 造纸用阻燃剂  11-13
    1.3.1 磷系阻燃剂  11-12
    1.3.2 氮系阻燃剂  12
    1.3.3 卤系阻燃剂  12-13
    1.3.4 锑系阻燃剂  13
    1.3.5 硼系阻燃剂  13
    1.3.6 氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MTH)  13
  1.4 LDHs 的制备和改性、LDHs 胶体的研究进展  13-18
    1.4.1 LDHs 的合成方法  15-17
    1.4.2 LDHs 的改性方法  17
    1.4.3 LDHs 胶体及其研究进展  17-18
  1.5 阻燃纸的生产工艺及评价标准  18-24
    1.5.1 阻燃纸的阻燃性能的实现方法  18-19
    1.5.2 层层自组装技术  19-20
    1.5.3 聚电解质自组装体系的分类  20
    1.5.4 影响静电自组装的因素  20-22
    1.5.5 层层自组装技术及其在造纸中的应用  22-23
    1.5.6 阻燃纸阻燃性能的评价方法  23-24
  1.6 本课题的研究目的意义及内容  24-26
    1.6.1 研究目的和意义  24-25
    1.6.2 研究内容  25-26
第二章二元、三元和四元 LDHs 的合成及其阻燃纸的制备和性能  26-34
  2.1 实验部分  26-27
    2.1.1 原料及试剂  26
    2.1.2 主要仪器设备  26
    2.1.3 LDHs 的合成及阻燃纸的制备  26-27
    2.1.4 表征与测试  27
  2.2 结果与讨论  27-32
    2.2.1 FT-IR 分析  27-28
    2.2.2 TG 分析  28-29
    2.2.3 LDHs 的留着率及阻燃纸的力学性能  29-30
    2.2.4 阻燃纸的燃烧性能  30-32
  2.3 本章小结  32-34
第三章四元 LDHs 配方的优化、改性及阻燃纸的制备和性能  34-46
  3.1 实验内容  34-36
    3.1.1 实验思路  34
    3.1.2 主要原料及试剂  34
    3.1.3 主要仪器和设备  34-35
    3.1.4 四元纳米 LDHs 的合成与改性  35
    3.1.5 阻燃纸的制备  35
    3.1.6 表征与测试  35-36
  3.2 结果与讨论  36-45
    3.2.1 ICP 分析  36
    3.2.2 FT-IR 分析  36-38
    3.2.3 热分析  38-39
    3.2.4 XRD 分析  39-41
    3.2.5 TEM 分析  41-42
    3.2.6 LDHs 的留着率及阻燃纸的力学性能  42-43
    3.2.7 LDHs 阻燃纸的燃烧性能  43-45
  3.3 本章小结  45-46
第四章利用层层自组装法制备四元 LDHs 阻燃纸  46-60
  4.1 实验部分  46-48
    4.1.1 实验思路  46
    4.1.2 主要原料及试剂  46
    4.1.3 主要仪器和设备  46-47
    4.1.4 四元纳米 LDHs 的合成  47
    4.1.5 层层自组装法制备 LDHs/APAM 阻燃纸  47
    4.1.6 表征与测试  47-48
  4.2 结果与讨论  48-59
    4.2.1 影响 zeta 电位的因素  48-53
    4.2.2 SEM 分析  53-54
    4.2.3 阻燃纸的燃烧性能  54-56
    4.2.4 阻燃纸的留着率和力学性能  56-59
  4.3 本章小结  59-60
结语  60-61
参考文献  61-68
攻读学位期间主要的研究成果  68-69
致谢  69

双羟基金属复合氧化物（LDHs）的制备及其在阻燃纸中的应用

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