水滑石的制备及其阻燃性能研究进展

由于聚合物受热易燃烧,常存在火灾风险,因此通常需要引入阻燃剂来提升其阻燃性能。水滑石（LDHs）因其无卤、无毒且抑烟性能优异,在阻燃领域受到了越来越多的关注。基于此,本文对LDHs的结构、制备方法及其阻燃机理进行了总结,特别是对提高水滑石阻燃性能的途径即从层板阳离子掺杂、层间阴离子插层和表面改性等方面进行了重点综述,并对不同结构水滑石的阻燃机理及阻燃性能进行了归纳总结,最后展望了水滑石作为阻燃剂今后的发展趋势,以期为水滑石类阻燃剂的发展及相关研究者提供指导作用。     

类水滑石的制备及表征

采用低饱和共沉淀法制备Zn-Al LDHs、Mg-Al LDHs、Co-Al LDHs系列水滑石,通过X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、热重-差热分析（TG-DTA）等表征手段对上述样品进行分析和表征。结果表明：采用低饱和共沉淀法制备的上述水滑石结晶度较高,结构规整,具有良好的层状结构和热稳定性。     

水滑石对轮胎胎侧橡胶复合材料微观形貌与性能的影响

将水滑石（LDHs）加入到轮胎胎侧橡胶中制得LDHs/橡胶复合材料,研究了LDHs在橡胶复合材料中的分散状态及对胎侧橡胶复合材料的硫化特性、力学性能和耐老化性能的影响。结果表明,LDHs穿插在炭黑粒子之间,形成均匀分散;LDHs可以促进硫化,缩短橡胶复合材料的硫化时间,并提高其定伸应力和撕裂强度、改善耐老化性能。当LDHs的用量为4份（质量）时,与未添加LDHs橡胶复合材料相比的抗张积老化系数提高了25.7%。     

插层改性水滑石及其对聚丙烯力学和阻燃性的影响

通过离子交换法制备了十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸改性的水滑石和十二烷基磺酸钠/衣康酸、十二烷基磺酸钠/酒石酸氢钠协同改性的水滑石（LDHs），通过熔融插层法制备得到了LDHs/PP复合材料。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）对水滑石的结构和性能进行了分析表征，研究了LDHs/PP复合材料的力学性能和阻燃性。结果表明：上述几种单一和复合有机酸及盐改性剂都能不同程度地扩大水滑石的层间距；采用酸/盐协同改性的水滑石不仅有机基团含量较高，而且层间距大，显著提高PP的弯曲强度和阻燃性，表明酸和盐复合改性水滑石有显著协同作用及改性水滑石与PP基体相容性好。     

水滑石的特性、应用及表征

水滑石（LDHs）由金属离子与六个羟基构成的八面体共边组成,是一类具有双羟基层状结构的新型无机材料。其八面体层状结构中部分M2＋被M3＋同晶取代而使层板带正电荷,层间充填的阴离子起平衡电荷作用。此结构决定了水滑石可广泛的应用于吸附、离子交换、合成材料、日用化工、催化、超导以及环境保护等方面。本文对纳米水滑石的特性、应用及表征做一综述,为实现纳米水滑石的产业化低成本生产及应用奠定基础。     

镍铝类水滑石在乙酸介质下催化氧化苯甲醛合成苯甲酸

水滑石类材料包括水滑石和类水滑石，已成为一种在催化、吸附分离和离子交换等方面具有很大应用潜力的新型无机材料。将NiAl-HTLes应用于乙酸作为溶剂下苯甲醛液相空气氧化合成苯甲酸的反应当中，研究反应条件对催化活性及选择性的影响。     

LDHs的改性及其在阻燃材料中的研究与应用进展

综述了水滑石类化合物(LDHs)的改性方法及其在阻燃高分子材料中的应用进展。水滑石的改性应向多元素协效、有机/无机复合和制备大分子型阻燃剂方向发展;阻燃高分子材料既要具有良好的阻燃和抑烟性能,又要具有环境友好、价格低、便于工业化生产等特点。     

液体Ca/Zn热稳定剂在聚氯乙烯应用中的研究

通过热老化烘箱法、动态热稳定性试验和刚果红法研究了液体钙锌（液体Ca/Zn）热稳定剂中钙锌质量比、亚磷酸-苯二异辛酯（PDOP）与环氧大豆油（ESO）质量比和水滑石（LDHs）对PVC热稳定性的影响;同时采用紫外可见分光光度计、热重分析仪检测LDHs对PVC透明性和稳定性的影响。实验结果表明：当Ca/Zn质量比为2：1、PDOP与ESO质量比为2：3时,协同效应显著,综合热稳定性优异;LDHs的加入能提高PVC透明度,改善了PVC长期热稳定性。     

LDHs对碳酸盐激发胶凝材料早期水化反应与力学性能的影响

碳酸盐激发胶凝材料具有低环境影响、易操作、良好材料性能等特点,但也存在抗压强度发展慢等问题,限制其在实际工程中的应用。本研究以层状双氢氧化物(LDHs)为关键改性材料,探究LDHs掺入后碳酸钠激发矿渣的早期性能,结合等温量热法、XRD、TG-DTG、SEM和压汞仪(MIP)等材料表征测试方法,系统分析LDHs对碳酸盐激发胶凝材料水化反应及产物的影响规律。研究结果发现,随着LDHs掺量的增加,碳酸钠激发矿渣早期水化反应速率显著提升。LDHs可作为纳米晶核位点促进水滑石和C-S-H凝胶生长,加快碳酸盐激发胶凝材料早期主要水化产物的生成。水化早期试样孔隙结构得到改善,其1 d抗压强度最高可达22 MPa。     

硼/锌掺杂钙铝水滑石的制备及其应用

采用共沉淀法制备了不同锌含量的硼酸三丁酯掺杂钙铝水滑石(CaAlZn-C_(12)H_(27)BO_3LDHs),并将其应用于聚氯乙烯(PVC)弹性体中,通过与无机硼酸掺混钙铝水滑石、钙铝锌水滑石进行应用对比,考察不同水滑石对PVC复合材料热稳定性、阻燃性、力学性能及不同锌含量对其残炭率的影响。结果表明:CaAlZn-C_(12)H_(27)BO_3LDHs形貌规整,峰形尖锐;随着锌含量的增加,PVC复合材料残炭率出现先上升后下降的趋势,且Ca~(2+)∶Al~(3+)∶Zn~(2+)最佳物质的量比为2∶1∶2;硼、锌离子掺杂水滑石对PVC复合材料的热稳定性、阻燃性及力学性能均优于硼酸锌/水滑石机械混合物。     

共沉淀法制备Zn-Al水滑石

锌铝水滑石是层状双羟基金属氧化物（LDHs）的一种,是一类阴离子型层状功能材料,由于其特殊的层状结构与物理化学性质,在催化、水污染处理、塑料工艺、电工行业、医药和分离等领域,有着广泛的应用。本文采用共沉淀法制备出系列Zn-Al LDHs,采用X-射线衍射、红外光谱、激光粒度分析等表征手段对样品进行分析和表征。考察了滴定方式、pH值及Zn/Al摩尔比对产物结构和粒度的影响,从而得出制备Zn-Al LDHs的最佳条件。结果表明,采用恒定pH值法,在pH=10、Zn/Al摩尔比为3/1的条件下,制得的Zn-Al LDHs晶型完整且粒度分布较窄。     

水滑石表面改性对聚氯乙烯弹性体性能的影响

制备了不同改性水滑石(LDHs)应用于聚氯乙烯(PVC)弹性体,考察其对PVC弹性体的力学性能、阻燃抑烟性能、微观结构的影响。结果表明:与单独使用硅烷偶联剂和硅酸铝包覆改性方法相比,硅烷表面改性硅酸铝包覆水滑石综合效果最好;与加入未改性水滑石PVC弹性体相比,加入改性水滑石的拉伸强度提高了约30%,极限氧指数提高约4.5%,烟密度降低约23%,水滑石经过硅酸铝包覆后,其耐酸蚀性提高。     

层层自组装技术制备类水滑石基新型薄膜材料的研究进展

类水滑石（layered double hydroxides,LDHs）具有各向异性的结构特征、特殊的理化特性及多功能性,在材料科学领域得到广泛应用。本文围绕近年来LDHs基薄膜材料的研究进展,系统概括了层层自组装技术（layer-by-layer self-assembly,LBL技术）制备的LDHs基新型薄膜材料的基础作用力（如静电吸附作用、氢键作用等）,阐述了LDHs与无机分子（如蒙脱石、二氧化锰、石墨烯等）、有机分子（如聚乙烯醇、荧光染料、聚苯乙烯磺酸盐等）等组装制备的特性薄膜材料,并总结了其在光、电、催化、生物无机材料等方面的应用。指出伴随着制备方法、化学组成及成膜作用力等方面基础研究的深入以及对LBL技术的功能化、实用化研究的日臻成熟,以LBL技术构筑的LDHs基薄膜材料必将对材料、化学、生物等科技领域产生深远的影响。     

镁铝水滑石及其复合体系对PVC热稳定性能的研究

采用比色法、热失重法等研究了不同镁铝摩尔比的水滑石（LDHs）对PVC糊热稳定性能的影响。结果表明。在镁铝比分别为2、3、4的样品中，镁铝比为2的LDHs对PVC的热稳定效果最佳；将其与传统的铅盐、有机锡稳定剂复配，均具有良好的协同效应。可以实现对PVC糊热稳定性能的控制。其中，PVC／Mg-Al LDHs／Sn以100：1．5：1．5（质量份数，下同）比例复合后的体系，不仅热稳定性能优于传统的铅盐体系，而且具有较低的糊黏度及较好加工流变性能。     

不同阴离子插层锌铝水滑石对亚甲基蓝的光催化性能（英文）

采用共沉淀法制备了不同阴离子(硝酸根、氯离子、碳酸根)插层的锌铝水滑石(LDHs),将其作为光催化剂用于可见光催化降解亚甲基蓝(MB)。通过X射线粉末衍射、Fourier红外光谱、热重质谱和紫外–可见漫反射光谱等技术对催化剂的结构和性质进行表征。结果表明:不同阴离子插层的水滑石对MB表现出了不同的光催化活性,其中,碳酸根插层的锌铝水滑石具有较高的光催化活性;在可见光照射180 min后,水滑石材料对MB的降解率从高到低依次为:ZnAl-CO_3 LDHs(95%)、ZnAl-Cl LDHs(70%)、ZnAl-NO_3 LDHs(62%)。此外,进一步探讨了不同阴离子插层的锌铝水滑石可见光催化降解MB的动力学参数和可能的光催化路径。     

插层改性水滑石对聚丙烯阻燃及力学性能的影响

通过阴离子交换的方法制备了对氨基苯磺酸(AB)插层水滑石(AB-LDHs),通过熔融共混的方法制备了阻燃性能和力学性能较好的聚丙烯(PP)复合材料。通过红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对改性水滑石表征,表明对氨基苯磺酸根离子部分插层水滑石。极限氧指数(LOI),垂直燃烧(UL-94)和热失重(TGA)的测试结果表明,无论LDHs还是AB-LDHs,都能使复合材料的LOI提高,抗熔滴时间延长,热稳定性和成炭率也提升,且AB-LDHs的效果更好。少量LDHs或AB-LDHs提高了复合材料的冲击强度。     

镁铝水滑石和镁铝铈水滑石的表面改性研究

将硬脂酸钠对LDHs表面进行湿法改性,探索了各改性条件对改性效果的影响。实验表明,当控制硬脂酸钠的改性时间为120rain,改性温度为80℃,改性剂的用量为水滑石质量的6％时,水滑石活化度最大,即改性效果最好。采用XRD、FT—IR等对改性前后的LDHs进行表征。结果表明,硬脂酸钠能与水滑石发生吸附作用,但水滑石的层状结构没有被破坏,层间距也不发生变化,证明硬脂酸钠仅改性水滑石表面,而没有插入到水滑石层间。     

镁铝层状双金属氢氧化物对水体中钒吸附的性能

随着我国工业的快速发展，钒污染问题日益突出。为了更好地处理水体环境中钒污染问题，本试验采用共沉淀法合成镁铝层状双金属氢氧化物(Mg-Al LDHs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)3种表征手段对材料进行表征分析。结果表明，Mg-Al LDHs结构完整，结晶度较高，有良好的层状结构，符合典型的水滑石结构。另外，还对吸附剂与钒的等温吸附和吸附动力学进行了研究。等温吸附试验表明，Mg-Al LDHs对钒吸附的等温吸附曲线与Freundlich模型更为相符，对钒的最大吸附量达到394.64 mg/g,表明Mg-Al LDHs对钒的吸附行为发生了非均质分布多吸附位点吸附。吸附动力学试验表明，准二级动力学模型能够更好地描述Mg-Al LDHs对钒的吸附行为，说明吸附反应速率的控制步骤为化学反应过程。对比其他类型的吸附剂，Mg-Al LDHs对钒具有极高的吸附能力，且绿色环保，对治理阴离子形态钒污染水体具有极高的应用潜力。     

超声辐射下n(Mg)∶n(Al)水滑石催化合成

通过低饱和共轭沉淀法制备了不同n(Mg)∶n(Al)的水滑石，并用XRD和BET等技术对催化剂前驱体进行了表征。XRD表征表明，水的加入使得水滑石的结构能够得到部分重建。同时水的加入使水滑石表面的O^2- 生成了相应的B碱(OH^-)，大大提高了催化活性。BET表征结果表明，水滑石作为碱性催化剂的活性位点主要存在于暴露的板层边缘。以制备的水滑石为催化剂在超声辐射下合成了含有强吸电子取代基4,4′-二硝基查尔酮，并考察了超声、催化剂的组成、水合质量和溶剂对催化性能的影响。结果表明，当催化剂的n(Mg)∶n(Al)＝3.0、水合质量为其前驱体的35％和溶剂为甲醇时，在超声辐射下具有最高的催化活性，收率达91.3%，选择性为100%。     

水滑石材料用于催化脱氢的研究进展

催化脱氢反应广泛应用于化工生产和制氢工艺领域,因此,开发高效且适应苛刻反应条件的脱氢催化剂十分关键.水滑石材料(LDHs)由于具有特殊二维层状结构、金属阳离子的灵活可调性以及插层阴离子的易交换性等特点,可为催化脱氢的应用开展许多智能化设计策略.首先,介绍了LDHs的催化用途及其作用机制,主要介绍了LDHs及其插层材料作...