氢氧化镁片状晶体取向膜在纤维素类基质上的可控生长

论文摘要

Mg（OH）2作为良好的阻燃、隔热材料已被应用很多领域,倘若能对其形态结构、生长进行控制,则可大幅提高其应用价值。本文采用了二次生长和原位生长的制备方法,实现片状Mg（OH）2纳米晶体对棉织物的包覆,赋予棉织物防火防辐射的特殊性能。并研究了外加定向静电场的条件下,Mg（OH）2纳米晶体在平面载体—纤维素膜上的原位生长,并与不加电场的条件进行比较,实现了Mg（OH）2纳米晶体的可控生长,提高了棉织物原位生长后的功能性,为应用于其他纺织品提供理论和实践基础。本文第一部分讨论了Mg（OH）2晶体在改性棉织物上的二次生长。反应的碱剂是氨水,镁源是氯化镁,生长的过程中没有有机添加剂或催化剂的存在。生长在棉纤维表面的Mg（OH）2晶体的性质通过X-射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,热重分析仪（TGA）,DRL-Ⅱ型导热系数测试仪,双臂万能材料试验机,YG（B）815D-Ⅰ型（垂直法）织物阻燃性能测试仪和紫外可见近红外分光光度仪来表征。XRD结果表示晶体为片状,SEM图片可以清晰地看到片状Mg（OH）2晶体在棉纤维表面的生长形态,TGA、垂直燃烧和导热系数结果表明了经过片状Mg（OH）2晶体包覆的棉纤维在防火隔热方面的潜在应用。通过对生长有Mg（OH）2织物进行光学和织物强力性能研究,发现该织物具有光学性质,在全波长范围内具有防辐射的特殊性能。尽管织物受到酸性改性作用强力损伤严重,但二次生长后的Mg（OH）2晶体对强力有保护作用。本文第二部分讨论了外加定向静电场的条件下,Mg（OH）2纳米晶体在平面载体一纤维素膜上的原位生长,并与不加电场的条件进行比较,研究分析了外加电场对晶体在平面载体上的生长情况。在氢氧化钠/尿素/水溶液体系制备纤维素膜,选用柠檬酸对纤维素膜进行羧基改性;然后在外加电场（方向为平行于地面）和不加电场的条件下,通过原位生长的方式和改变基质膜对于地面的放置方向（方向为垂直于地面或平行于地面）,研究纤维素膜上Mg（OH）2纳米晶体的取向生长。通过扫描电镜（SEM）和X-射线衍射仪（XRD）对纤维素膜上Mg（OH）2纳米晶体进行表征。XRD结果表示晶体为无定型,SEM图片可以看到Mg（OH）2晶体在基质膜表面的不同的生长形态:垂直于地面放置时,晶体大多竖立生长;平行于地面放置时,晶体平伏生长。为了研究静电场中晶体的定向排列对棉织物功能性的影响,在外加定向电场的条件下,通过原位生长的方式和改变棉织物对于地面的放置方向（方向为垂直于地面或平行于地面）,实现棉织物上Mg（OH）2纳米晶体的可控生长。对电场下生长有Mg（OH）2晶体的棉织物进行性能测试,结果表明电场下生长Mg（OH）2晶体的棉织物的阻燃、隔热和防辐射性能有了很大幅度的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 晶体调控生长机理
• 1.2.1 溶液-液体-固体界面生长
• 1.2.2 通过聚集生长实现形貌转变
• 1.2.3 动力学引发晶体结构各相异性生长
• 1.3 控制晶体取向生长的制备方法
• 1.3.1 电化学沉积法
• 1.3.2 磁场
• 1.3.3 重力沉降法
• 1.3.4 有序分子膜诱导生长法
• 1.4 课题的研究意义及内容
• 1.4.1 课题的研究意义
• 1.4.2 课题的研究内容
• 第二章 氢氧化镁片状晶体取向膜在棉织物上的制备
• 2.1 原料与实验设备
• 2.1.1 织物
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 实验内容及步骤
• 2.2.1 纤维素羧基改性
• 2片状品种的制备'>2.2.2 Mg（OH）₂片状品种的制备
• 2片状晶种等温吸附实验'>2.2.3 Mg（OH）₂片状晶种等温吸附实验
• 2片状晶体二次生长实验'>2.2.4 Mg（OH）₂片状晶体二次生长实验
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）表征
• 2.3.2 晶体结构表征
• 2.3.3 元素定量分析
• 2.3.4 光学性质分析
• 2.3.5 热重分析（TGA）
• 2.3.6 导热系数测试
• 2.3.7 织物拉伸强力测试
• 2.3.8 织物阻燃性能测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 棉织物羧基改性
• 2片状晶种的制备'>2.4.2 Mg（OH）₂片状晶种的制备
• 2片状晶种的等温吸附研究'>2.4.3 Mg（OH）₂片状晶种的等温吸附研究
• 2.4.4 自由羧基含量对二次生长的影响
• 2晶体对改善棉织物可燃性能和热性能的研究'>2.4.5 片状Mg（OH）₂晶体对改善棉织物可燃性能和热性能的研究
• 2.4.6 防辐射性能
• 2.4.7 导热性能
• 2.4.8 机械性能
• 2.5 本章小结
• 第三章 静电场对氢氧化镁片状晶体在纤维素基质上生长的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验内容及步骤
• 3.2.1 纤维素膜的制备与改性
• 2晶体在纤维素膜上的原位生长'>3.2.2 不加电场条件下片状Mg（OH）₂晶体在纤维素膜上的原位生长
• 2晶体在纤维素膜上的原位生长'>3.2.3 外加静电场下片状Mg（OH）₂晶体在纤维素膜上的原位生长
• 2晶体在棉织物上的原位生长'>3.2.4 外加静电场下片状Mg（OH）₂晶体在棉织物上的原位生长
• 3.3 测试方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 纤维素膜的制备及羧酸改性
• 3.4.2 原位生长对纤维素膜上晶体生长取向的影响
• 3.4.3 外加静电场对纤维素膜上晶体取向的影响
• 2晶体取向生长的影响'>3.4.4 外加电场对棉织物上Mg（OH）₂晶体取向生长的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 实验结论
• 4.1.1 氢氧化镁片状晶体取向膜在棉织物上的制备
• 4.1.2 静电场对氢氧化镁片状晶体在纤维素类基质上生长的影响
• 4.2 课题今后发展展望
• 第六章 参考文献
• 读研期间论文完成和发表情况
• 致谢