1 實驗部分
1. 1 主要原料
硝酸鑭、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸鈣、碳酸鈉、磷酸二氫
鉀、氫氧化鈉、環(huán)己酮,分析純,天津市福晨化學試劑廠;
丁酸、蘋果酸、正辛酸、硬脂酸、丁二酸、十二烷酸、檸檬酸,分析純,天津市光復精細化工研究所;
鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硝酸,工業(yè)純,天津市
大茂化學試劑廠;
PVC樹脂,SG‐5,唐山三友氯堿有限責任公司。
1. 2 主要儀器及設備
X射線衍射儀(XRD),Ultima Ⅳ,日本理學公司;
老化試驗烘箱,BHO‐401A,上海一恒科學儀器有限公司;
轉(zhuǎn)矩流變儀,RM‐200A,哈爾濱哈普電氣技術(shù)有限公司。
1. 3 樣品制備
采用共沉淀法分別制備不同層板離子及酸根插層
的類水滑石;實驗分別按物質(zhì)的量的比 n(Mg2+)/
n(Al3+)=2/1、n(Mg2+)/n(Ca2+)/n(Al3+)=2/1/1、
n(Mg2+ )/n(Al3+ )/n(La3+ )=2/1/0. 15、n(Mg2+ )/
n(Ca2+
)/n(Al3+
)/n(La3+
)=2/1/1/0. 15;稱取對應的
硝酸鹽,加入適量脫 CO2(煮沸處理)的去離子水中使
其 溶 解 完 全 ;另 取 n(NaOH)/n(M2++M3+)=2/1,
n(酸/酸根)/n(M3+
)=2/1溶于適量脫CO2的去離子水
中;調(diào)節(jié)恒溫水浴鍋溫度為60 ℃并在氮氣保護下,將上
述 2種溶液分別置于恒壓滴液漏斗中,機械攪拌下,同
時滴入四口燒瓶中,調(diào)節(jié)反應液 pH 值保持在 11~12,
滴加完畢后水浴溫度升至 80~90 ℃,繼續(xù)反應 2~3 h,
再迅速轉(zhuǎn)移到水熱釜中保持在 110~120 ℃下陳化 4~
5 h;最后冷卻至室溫,用蒸餾水和無水乙醇反復洗滌至
中性,干燥,研磨得到白色粉末即類水滑石;制備碳酸
根插層類水滑石時去離子水無需除CO2和通N2。
2 結(jié)果與討論
實驗分別制備了碳酸根插層的二元、三元、四元層
板離子類水滑石:鎂鋁類水滑石(MgAl‐CO3‐LDHs)、
鎂鈣鋁類水滑石(MgCaAl‐CO3 ‐LDHs)、鎂鋁鑭類水
滑石(MgAlLa‐CO3‐LDHs)和鎂鈣鋁鑭類水滑石(Mg‐
CaAlLa‐CO3‐LDHs),考查對 PVC 靜態(tài)熱穩(wěn)定性及加
工性能的影響??梢钥闯?,MgAl‐CO3‐
LDHs 和 MgCaAl‐CO3‐LDHs 的靜態(tài)熱穩(wěn)定時間都相
對較短,兩者試樣著色相近,10 min 即著色為淺黃,50
min 為磚紅,80 min 黑化;而 MgAlLa ‐CO3 ‐LDHs 和
MgCaAlLa‐CO3 ‐LDHs 的熱穩(wěn)定時間明顯延長,Mg‐
CaAlLa ‐ CO3 ‐ LDHs 的 試 樣 前 30 min 保 持 白 度 ,較
MgAlLa ‐CO3 ‐LDHs 延長 10 min,中后期著色相近。MgAl ‐ CO3 ‐ LDHs 和 MgCaAl ‐ CO3 ‐
LDHs、MgAlLa‐CO3 ‐LDHs 和 MgCaAlLa‐CO3 ‐LDHs
的塑化時間、塑化扭矩值、平衡扭矩值相近。其中
MgAl‐CO3‐LDHs的動態(tài)熱穩(wěn)定時間最短,MgCaAlLa‐
CO3‐LDHs 的熱穩(wěn)定時間最長。但整體上 4 種類水滑
石的塑化扭矩和平衡扭矩較高,可能是碳酸根插層類
水滑石在 PVC中分散性差,相容性欠佳所致。
3 結(jié)論
(1)稀土元素和層板離子的數(shù)目是影響不同層板
類水滑石熱穩(wěn)定性的主要因素,實驗結(jié)果表明熱穩(wěn)定
性順序為MgCaAlLa‐CO3‐LDHs>MgAlLa‐CO3‐LDHs
>MgCaAl‐CO3‐LDHs > MgAl‐CO3‐LDHs;
(2)不同價態(tài)無機酸根類水滑石中熱穩(wěn)定性能順序
為 MgAlLa‐CO3‐LDHs>MgAlLa‐PO4‐LDHs> MgAl‐
La‐NO3‐LDHs;不同價態(tài)有機酸根類水滑石中熱穩(wěn)定性
能順序為MgAl‐DA‐LDHs>MgAl‐BA‐LDHs>MgAl‐
MA‐LDHs>MgAl‐CA‐LDHs;
(3)類水滑石插層中直鏈有機酸根碳鏈的不斷增
加,靜態(tài)熱穩(wěn)定性呈先增強后降低的趨勢;硬脂酸插層
類水滑石能夠降低PVC的加工能耗。
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