聚丙酸氧鎂前驅(qū)體法氧化鎂和氫氧化鎂纖維的制備、性能及其機(jī)理研究.pdf

1、氧化鎂和氫氧化鎂纖維作為一類具有優(yōu)良性能的一維材料，具有大的長徑比和高的比表面積，在耐火材料、復(fù)合材料、阻燃劑、廢水處理、煙氣脫硫、添加劑等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。本文以氧化鎂和丙酸為基礎(chǔ)原料，使用溶膠凝膠法制備出了聚丙酸氧鎂(PPM)前驅(qū)體纖維，熱處理后得到純凈的氧化鎂和氫氧化鎂纖維。通過對前驅(qū)體纖維和燒結(jié)后的纖維進(jìn)行熱重-差示掃描量熱(TG/DSC)、紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和導(dǎo)熱系數(shù)等測試，對

2、前驅(qū)體纖維的分子結(jié)構(gòu)、不同預(yù)處理方式對纖維中有機(jī)物分解、結(jié)晶性能、微觀形貌和導(dǎo)熱系數(shù)的影響、不同前驅(qū)體制備方式對纖維的影響、不同配體對氫氧化鎂纖維形成的影響等方面進(jìn)行了分析。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1、以氧化鎂和丙酸為原料，使用溶膠凝膠-離心甩絲聯(lián)用技術(shù)制備出了前驅(qū)體纖維，將前驅(qū)體纖維分別在水蒸氣和空氣中進(jìn)行預(yù)處理，之后再在燒結(jié)爐中燒結(jié)，最終得到直徑在7～10μm的氧化鎂纖維。研究了前驅(qū)體纖維的分子結(jié)構(gòu)式和不同預(yù)處理方

3、式對纖維中有機(jī)物分解、結(jié)晶性能、微觀形貌和導(dǎo)熱系數(shù)的影響。結(jié)果表明當(dāng)前驅(qū)體纖維在水蒸氣中預(yù)處理時在300℃～400℃有氫氧化鎂晶相形成，水蒸氣氣氛有利于有機(jī)物的分解、氧化鎂的結(jié)晶和表面光滑、致密、無裂紋的纖維的形成，但會導(dǎo)致纖維導(dǎo)熱系數(shù)的增大，且纖維在燒結(jié)到1400℃時出現(xiàn)晶粒明顯長大的現(xiàn)象。纖維微結(jié)構(gòu)的改變可使氧化鎂的導(dǎo)熱系數(shù)降低。
　　2、以氧化鎂和丙酸為原料，使用溶膠凝膠-靜電紡絲聯(lián)用技術(shù)制備出了前驅(qū)體纖維，將前驅(qū)體纖維在空

4、氣中燒結(jié)后得到了直徑在100～350nm的納米氧化鎂纖維。研究了不同配比和反應(yīng)條件對溶膠可紡性的影響，得到以丙酸為配體制備靜電紡絲溶膠的最佳條件為mPPM粉末∶mPVP∶m水=1∶1.6∶0.2，注射速度為0.7ml/h，電源電壓為20kV，收絲距離為15cm。通過對纖維的物相分析對比，研究了不同制備方式（離心甩絲法與靜電紡絲法）對前驅(qū)體和氧化鎂纖維的影響，結(jié)果表明不同制備方法對前驅(qū)體纖維的分子結(jié)構(gòu)，燒結(jié)過程中的有機(jī)物分解和結(jié)晶性能幾乎

5、沒有影響，但對纖維的形貌影響較大，靜電紡絲法制得的氧化鎂纖維直徑比離心甩絲法減小了約50倍。
　　3、以氧化鎂、丙酸、醋酸和檸檬酸為原料，使用溶膠凝膠-離心甩絲聯(lián)用技術(shù)制備出了前驅(qū)體纖維，將前驅(qū)體纖維在水蒸氣中燒結(jié)得到純凈的纖維。研究了不同配體對氫氧化鎂纖維形成的影響，纖維在燒結(jié)過程中的物相變化和氫氧化鎂纖維的形貌變化。結(jié)果表明使用丙酸和醋酸為配體會出現(xiàn)氫氧化鎂晶相，檸檬酸為配體沒有氫氧化鎂晶相生成，直接出現(xiàn)氧化鎂晶相，推測氫氧化