镁盐晶须水热晶化生长规律研究
随着人们环保意识的增强，卤系阻燃剂(多溴联苯和多溴二苯醚等)等的，应用将进一步受到各国环保法规的限制。镁盐晶须产品作为有机材料的填充剂，在提高材料的强度和阻燃性能方面明显优于其它填充材料，其环保特征更是其它材料无法比拟的，因此，镁盐晶须作为新型绿色阻燃增强材料将具有广泛的应用前景。
本文研究了碱式硫酸镁晶须的制备工艺，考察了水热温度、反应时间、初始pH值等因素对产物性质的影响，对结晶生长规律进行了讨论，并且研究了碱式硫酸镁晶须向氢氧化镁晶须的水热转化过程。采用化学分析方法、扫描电子显微镜(SEM)、X－射线衍射(XRD)和差热－热重(TG－DTA)等测试手段对产品进行了表征。
以硫酸镁和氨水为原料，直接经水热反应合成碱式硫酸镁晶须产品，采用化学分析方法、XRD和TG－DTA等分析手段对其组成进行了分析，结果表明：得到的碱式硫酸镁晶须的化学组成为MgSO4·5Mg(OH)2·2H2O。以氯化镁和氨水为原料制备出氢氧化镁，再将其与硫酸镁经水热反应，合成出碱式硫酸镁晶须产品，其化学组成同样为MgSO4·5Mg(OH)2·2H2O。
对直接法过程中各个合成条件进行了考察，通过SEM、XRD和TG－DTA等分析研究了反应温度、反应时间、物料比、原料浓度和不同沉淀剂对产品性质的影响，得到直接法合成碱式硫酸镁晶须的适宜的反应条件为：以氨水为沉淀剂，硫酸镁原料浓度为1mol/L，物料比为1:2，反应温度200℃，反应时间6小时。得到的晶须单体团聚成扇形或者扫把形，单体呈带状，长度约为300～700μm，长径比>100。
考察了不同反应条件下反应过程中SO42－浓度的变化，实验结果表明，增加反应时间、提高反应温度、降低体系pH值都将加快SO42－的消耗速度，增加碱式硫酸镁晶须的生成速率。结合SEM和XRD分析结果，表明，碱式硫酸镁晶须的生成过程符合溶解－再结晶机制。
采用氨水作为沉淀剂，得到碱式硫酸镁晶须产品的长度大于以氢氧化钠为沉淀剂所得的晶须产品，碱性强度的不同和氨与镁离子之间的络合是此种差异产生的原因。
考察了两步法过程中原料浓度、反应温度、反应时间对产物性质的影响，结果表明，两步法合成碱式硫酸镁晶须的适宜的反应条件为：硫酸镁原料浓度为0.5 mol/L，反应温度180℃，反应时间4小时。对于两步法过程：提高反应温度有利于晶须的生长，但同样会加剧晶须单体间的团聚：反应温度为180℃时，反应时间到达4h时，便可生成完整均匀的晶须产品，继续增加时间，产物尺寸无明显变化；硫酸根原料浓度为0.5 mol/L和1.0 mol/L，晶须形貌无显著差异，但继续增大至2.0 mol/L时，晶须长度减小，扇状簇团中晶须单体数目减少。
碱式硫酸镁晶须与一定浓度的氢氧化钠在水热条件下进行反应，一段时间后转化为氢氧化镁晶须。实验结果表明：当氢氧化钠的浓度分别为0.5mol/L、0.7mol/L、1.0mol/L时，于200℃水热条件下反应3小时，可以制得纯净的氢氧化镁晶须。当氢氧化钠的浓度为1.0mol/L时，所得晶须产品发生断裂，晶须长度减小。当氢氧化钠浓度为0.5mol/L时，反应3小时时得到的晶须产品较好的保持了原料晶须的形貌，反应时间增加至6小时，晶须发生断裂，长度变短。晶习改变剂的加入，使得水热反应产物的尺寸相对更为均一。
碱式硫酸镁晶须;氢氧化镁晶须;水热反应;生长规律;镁盐晶须
中国海洋大学
硕士
海洋化学
冯丽娟
2009
中文
O782.1
67
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）