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研究了表面活性物质对碳酸镁和碱式碳酸镁结晶行为的影响,对得到的产物用SEM、XRD、FT-IR、TG和比表面积测定等方法进行了表征,建立了分光光度法测定碱式碳酸镁和碳酸镁中表面活性物质含量的测定方法,并用该方法对碳酸镁和碱式碳酸镁中表面活性物质含量进行了测定,对表面活性物质影响镁盐结晶行为的机理进行了研究,用硅烷偶联剂对碳酸镁和氢氧化镁成功进行了表面修饰,对比研究了表面修饰前后碳酸镁和氢氧化镁的一些表面性质。
制备碱式碳酸镁的过程中,添加十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、邻苯二甲酸氢钾、葡萄糖、海藻酸钠、EDTA、絮凝剂1010f和1019s之后,晶体的产量均有所降低。产物均为碱式碳酸镁,但产物衍射峰强度相对较低,说明产物不是完全的晶态物质。加入1010f和1019s两种絮凝剂之后,碱式碳酸镁的比表面积大、粒度小:加入邻苯二甲酸氢钾之后的碱式碳酸镁的粒径明显增大,晶体的形貌更加规整。
通过共沉淀法制备了碳酸镁,表面活性物质的存在、搅拌强度和实验温度都对碳酸镁的形貌有着重要影响,在酒石酸钠存在、500rpm、50℃的条件下能得到形貌规整、粒度比较均匀的球形碳酸镁,明显有别于不添加表面活性物质时得到的棒状碳酸镁;在聚丙烯酰胺存在、500rpm、50℃的条件下能得到放射状碳酸镁。实验温度也对产物的组成有着重要的影响,在25-50℃下,能得到相对比较稳定的MgCO3·3H2O;在50-75℃下得到的产物为水合碳酸镁和碱式碳酸镁的混合物;在温度高于75℃时,得到的产物为碱式碳酸镁。搅拌强度对产物的形貌也有一定的影响,当处于低的搅拌强度时(100rpm),对产物形貌的影响相对较小;在适中的搅拌强度下(500rpm),晶核有充分的接触与碰撞机会,对产物的形貌影响较为明显;在较高的搅拌强度下(900rpm),晶体形貌因为强烈搅拌而受到损坏,形貌变得不规则。
建立了分光光度法测定镁盐样品中表面活性物质含量的方法,并对十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠和邻苯二甲酸氢钾含量进行了测定,对超声分散处理样品和未超声分散处理的样品中表面活性物质的含量进行了比较。研究结果表明:对于加入十二烷基硫酸钠之后得到的样品,超声分散处理样品中,表面活性物质的含量明显低于未超声处理的样品中表面活性物质的含量,说明有相当一部分表面活性物质是通过物理吸附作用而吸附到晶体表面。十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵影响镁盐结晶行为的主要机理为表面吸附机理。对加入邻苯二甲酸氢钾后所得样品,超声处理的样品中邻苯二甲酸氢钾的含量略高于未超声处理过的样品。初步推测,可能的原因是,由于邻苯二甲酸氢钾特殊的结构,苯环上两个相邻的羧基很容易与溶液中的镁离子发生络合作用,进而嵌入到碱式碳酸镁晶体的内部,超声清洗无法将其去除。
用硅烷偶联剂WD-11和TSPA对碳酸镁和氢氧化镁进行了表面修饰,对修饰前后的碳酸镁和氢氧化镁分别进行了分散性实验和抗酸性实验,并进行了SEM、XRD、FT-IR、TG等系列的分析和表征。经WD-11修饰之后的碳酸镁和氢氧化镁表面由亲水性变为疏水性,这为碳酸镁和氢氧化镁均匀分散在橡胶、塑料等有机材料中成为可能。红外光谱的分析显示,WD-11、TSPA均成功地修饰在了碳酸镁和氢氧化镁的表面,这种修饰主要是通过硅烷偶联剂和碳酸镁、氢氧化镁微粒的表面羟基之间的缩合反应实现的。经过表面改性之后,碳酸镁和氢氧化镁的抗酸性能力都有不同程度的提高,WD-11修饰的改变最为明显,接枝在微粒表面的疏水基团减少了微粒与酸接触的机会,使得WD-11修饰的微粒抗酸性增强。