氢氧化镁纳米棒的热分解动力学和干燥动力学

论文摘要

氢氧化镁纳米棒是一种重要的无机化工产品和制备氧化镁纳米棒的前驱物,由于其具有阻燃、抑烟、无毒及热分解温度高等优点,是一种市场潜力巨大的环境友好型聚合物阻燃剂,正日益引起广泛的关注。据报道,纳米级的氢氧化镁阻燃剂,尤其是纳米棒比纳米片状、纳米颗粒状或微米级的氢氧化镁具有更优异的性能,不仅可以使聚合物填充量下降,还可以提高聚合物材料的弯曲强度和延伸率等机械性能。以碱式氯化镁纳米棒为前驱物,氢氧化钠为沉淀转化剂,采用沉淀转化法合成出直径约100～200nm,长约6～10μm的氢氧化镁纳米棒,通过热重实验和干燥动力学实验得到热重曲线和干燥动力学特性曲线。氢氧化镁纳米棒的热分解动力学研究表明,热分解反应服从随即成核和随后生长机理,积分机理函数g（α）=-ln（1-α）,表观活化能E=261.610kJ／mol。氢氧化镁纳米棒的干燥动力学研究表明,干燥介质温度和物料床层厚度对氢氧化镁纳米棒的干燥曲线和干燥速率曲线的影响规律具有相似性。当干燥介质温度较低或物料床层厚度较大时,氢氧化镁纳米棒的干燥过程可以分为升速干燥、恒速干燥和降速干燥三个阶段,随着干燥介质温度的提高或物料床层厚度的减薄,恒速干燥阶段范围逐渐变窄直至消失,只有升速干燥和降速干燥两个阶段。采用热分析动力学技术对干燥动力学实验数据处理后,得到氢氧化镁纳米棒的干燥微分机理函数为f（1-MR）=2MR[-MR]1/2,干燥积分机理函数为干燥方程为干燥速率方程为干燥速率常数为指前因子A=10.741min-1,界面蒸发活化能Ev=10.671kJ／mol,经验常数CL=100.000m-1。采用薄层干燥模型对干燥动力学实验数据进行处理后,得到氢氧化镁纳米棒的干燥方程为干燥速率方程为干燥时间指数n=1.551,指前因子A=10.905min-1,界面蒸发活化能Ev=10.527kJ／mol,经验常数CL=104.434m-1。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 氢氧化镁纳米棒的制备方法
• 1.1.1 沉淀法
• 1.1.2 水热/溶剂热法
• 1.1.3 液—固电弧放电法
• 1.1.4 液相脉冲激光烧蚀法
• 1.2 氢氧化镁的热分解动力学
• 1.2.1 热分析动力学原理
• 1.2.2 非等温动力学理论
• 1.2.3 氢氧化镁热分解动力学的研究现状
• 1.3 干燥动力学研究综述
• 1.3.1 干燥动力学理论
• 1.3.2 热分析动力学理论在干燥动力学研究中的应用
• 1.3.3 薄层干燥动力学
• 2 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.2 实验内容
• 2.3 氢氧化镁纳米棒的制备
• 2.4 产物的表征与检测
• 2.5 氢氧化镁纳米棒的热分解动力学实验
• 2.6 氢氧化镁纳米棒的干燥动力学实验
• 2.6.1 不同干燥介质温度下的干燥特性曲线测定
• 2.6.2 不同物料床层厚度下的干燥特性曲线测定
• 2.6.3 干燥温度曲线测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 氢氧化镁纳米棒的XRD和SEM表征分析
• 3.2 氢氧化镁纳米棒的热分解动力学研究
• 3.2.1 温度积分近似式的评析
• 3.2.2 氢氧化镁纳米棒的热重曲线
• 3.2.3 氢氧化镁纳米棒的非等温动力学分析
• 3.3 氢氧化镁纳米棒的干燥动力学研究
• 3.3.1 氢氧化镁纳米棒滤饼的初始湿含量
• 3.3.2 氢氧化镁纳米棒的干燥动力学特性曲线
• 3.3.3 氢氧化镁纳米棒的热分析干燥动力学研究
• 3.3.4 氢氧化镁纳米棒的薄层干燥动力学研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢