原位法制备超细氢氧化铝粉体1开题报告

 2021-08-08 02:34:55

1. 研究目的与意义

氢氧化铝粉体作为用量最大的无机填充剂之一,具有白度高、无毒无公害、分散性好、价格低廉等优势,广泛应用于电工、电线电缆、日用品、建筑材料、运输等塑料及橡胶制品中。氢氧化铝粉体具有填充作用,可以作为阻燃剂使材料具有阻燃和消烟作用,是最具发展前景的填充阻燃剂之一。但是由于氢氧化铝结构的特殊性,超细和纳米级氢氧化铝极易团聚,制备相当困难,本文着重介绍超细氢氧化铝粉体的性能,用途以及原位法制备超细氢氧化铝粉体,并对其阻燃性能及力学性能进行了表征。

本文所讲述的是采用方便、环保的原位法合成超细氢氧化铝,在合成的过程中同时进行改性,改性剂为油酸,并对合成工艺条件如pH值、初始铝离子浓度、转速、合成温度、改性剂加入量进行探讨,采用红外光谱(FTIR)、接触角、激光粒度仪、热重(TGA)、扫描电镜(SEM)等对样品进行表征分析,证明所合成的氢氧化铝具有很好的疏水性和较好的粒径。

2. 国内外研究现状分析

目前,纳米氢氧化铝粉体的制备还处于探索的实验阶段,大多是制备方法得到的纳米氢氧化铝粉体的工艺复杂,生产成本高,并且制备过程的重复性很差。美国Huber公司研究开发的Micra11000和Micra11500,其平均粒径是1.0μm和1.5μm,而且粒度分布范围窄,可以很好地改善注塑和挤塑加工工艺。Alcoa公司S-13型超细氢氧化铝,其粒径为0.2-0.5μm,粒度分布范围均一,并且硅含量很低,同时还可以与较大粒径的氢氧化铝混合,以提高装填密度和降低粘度。美国的Climax公司的Hydrax系列氢氧化铝有五个品种,粒度分布范围均很窄。在国内,北京化工大学以郭奋等为代表采用超重力法合成了纳米纤维状的氢氧化铝纳米微粒,直径为15纳米,长度为100-300纳米。另外,我国蒙西高新技术集团有限公司与北京化工大学合作,利用超重力法生产的纳米级活性氢氧化铝,粒度分布窄,性能稳定。到2007年为止,发达国家超细化,耐高温氢氧化铝阻燃剂消费量已达17.5万吨,我国达到10000吨,因此氢氧化铝纳米微粒的研究和开发将会是当今世界各国研究热潮。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:提前配置好一定摩尔浓度的硝酸铝水溶液,量取100ml溶液倒入三口瓶中,在合适温度水浴下,保持一定转速,倒入一定量的25%氨水溶液,继续反应5min左右。控制氨水的加入量使溶液ph值为7-11之间。提前取一定量的油酸预热,用滴定管将其缓慢滴入反应液中,为的是使油酸与反应物质充分接触得以改性完全。继续反应30min,将溶液在离心机中离心出沉淀,然后将沉淀用蒸馏水、无水乙醇分别洗涤,最后在真空干燥箱中干燥,研磨得到白色氢氧化铝粉末。同时,按同样步骤合成未加入油酸的氢氧化铝作为对比。

研究计划:

1、准备工作、文献综述和开题报告

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4. 研究创新点

(1)al(oh)3的超细化

al(oh)3 粒径大小直接影响其阻燃性和填充性。增加al(oh)3粒子的表面积,使粒子表面水蒸气压上升,有利于阻燃性的提高。随着粒度变细,材料的限氧指数提高,这是因为阻燃作用的发挥是由化学反应支配的,故而等量的阻燃剂,粒径越小,比表面积就越大,阻燃效果就越好。

现代填充技术发现,超细无机刚性粒子可对高分子材料起到增韧增强效果,因此超细al(oh)3粒子不仅使体系阻燃性能提高,也可解决其影响力学性能这一难题。超细粒度的氢氧化铝,由于增强了界面的相互作用,可以更均匀地分散在基体树脂中,从而能更有效地改善共混料的力学性能。填料的精细化,还有助于合成材料成品光滑度的提高以及其它力学、电学性能的改善。

(2)提高al(oh)3的热稳定性

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