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水滑石的性能:
(1)鋁鎂水滑石是沒毒、低煙、高性價(jià)比的優(yōu)良的環(huán)保型阻燃劑。水滑石兼有氫氧化鎂和氫氧化鋁類似的結(jié)構(gòu)和組成,受熱分解時(shí)釋放出大量的水和二氧化碳,并吸收大量的熱,能降低燃燒體系的溫度;分解釋放出的水蒸汽和二氧化碳?xì)怏w能稀釋和阻隔可燃性氣體;熱分解生成的鎂鋁氧化物與高分子材料燃燒時(shí)形成的炭化物,在材料表面形成保護(hù)膜,從而阻隔了氧的進(jìn)一步侵入,也起阻燃效果。此外,在LDHs中存在層間水這些水分子可以在不破壞層狀結(jié)構(gòu)條件下除去。水滑石粒子分解后的固體產(chǎn)物具有很大的比表面積及很強(qiáng)的堿性,能及時(shí)吸收材料熱分解時(shí)釋放的酸性氣體和煙霧并轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的化合物,從而起到抑煙和消煙的作用。因此水滑石是很有希望的對(duì)環(huán)境友好的消煙型沒毒無(wú)鹵阻燃劑新品種。其阻燃性能明顯優(yōu)于氫氧化鋁和氫氧化鎂,而且兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。
(2)水滑石是沒毒的熱穩(wěn)定材料。6、焙燒復(fù)原法該方法是建立在HTLcs的結(jié)構(gòu)記憶效應(yīng)基礎(chǔ)上的一種制備方法。LDHs可以作為聚(PVC)、沒毒、價(jià)廉的熱穩(wěn)定劑。它可以有效地吸收PVC在加工和使用過程中分解產(chǎn)生的HCl,提高PVC的加工條件和熱穩(wěn)定性??膳c有機(jī)錫或鉛鋅共同作為熱穩(wěn)定劑,或與其他助劑共同使用,進(jìn)一步提高PVC的熱穩(wěn)定性。LDHs本身沒毒,可大范圍代替鉛鹽和其他金屬類穩(wěn)定劑,且可用于食品包裝PVC中。
(3)水滑石與其它制劑混用,除了可改善高分子材料的耐熱性外,還可以改善它們的其它性能。如機(jī)械強(qiáng)度、抗老化溫度、制品表面亮度、絕緣性能、抗靜電性能、抗紫外線性能等。水滑石還具有良好的隔熱性,促進(jìn)PVC農(nóng)膜對(duì)紅外線的吸收,提高農(nóng)膜的保溫性。
水滑石的用途:
(1)用作塑料、橡膠、化纖等高分子材料的阻燃、穩(wěn)定、絕緣、著色、抗紫外線等多功能填充改進(jìn)劑。
(2)用作染料、涂料、油漆、油墨、化妝品日用化工原材料。
(3)用作染織物廢水處理劑、廢水處理劑,污染凈化絮凝劑。
(4)用作化工催化劑載體和芳構(gòu)化催化劑。
(5)用作多種材料的改進(jìn)劑和中間體。
水滑石開放分類:化合物層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是水滑石(Hydrotalcite,HT)和類水滑石化合物(Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs)的統(tǒng)稱,由這些化合物插層組裝的一系列超分子材料稱為水滑石類插層材料(LDHs)。利用LDHs的這種性質(zhì)可以調(diào)變層間陰離子的種類合成不同類型的LDHs,并賦予其不同的性質(zhì),從而得到一類具有不同功能的新材料。1842年Hochstetter先從片巖礦層中發(fā)現(xiàn)了天然水滑石礦;二十世紀(jì)初人們由于發(fā)現(xiàn)了LDH對(duì)氫加成反應(yīng)具有催化作用而開始對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究;1969年Allmann等人通過測(cè)定LDH單晶結(jié)構(gòu),首先確認(rèn)了LDH的層狀結(jié)構(gòu);二十世紀(jì)九十年代以后,隨著現(xiàn)代分析技術(shù)和測(cè)試手段的廣泛應(yīng)用,人們對(duì)LDHs結(jié)構(gòu)和性能的研究不斷深化。
其化學(xué)組成可以表示為[MⅡ1-xMⅢx(OH)2]x+(An-)x/n·mH2O,其中MⅡ?yàn)镸g2+,Ni2+,Co2+,Zn2+,Cu2+等二價(jià)金屬陽(yáng)離子;MⅢ為Al3+,Cr3+,F(xiàn)e3+,Sc3+等三價(jià)金屬陽(yáng)離子;An-為陰離子,如CO32-,NO3-,Cl-,OH-,SO42-,PO43-,C6H4(COO)2 2-等無(wú)機(jī)和有機(jī)離子以及絡(luò)合離子,則層間無(wú)機(jī)陰離子不同,LDHs的層間距不同。水滑石還具有良好的隔熱性,促進(jìn)PVC農(nóng)膜對(duì)紅外線的吸收,提高家膜的保溫性。當(dāng)x值在0.2-0.33之間,即MⅡ/MⅢ摩爾比介于2~4之間時(shí)能得到結(jié)構(gòu)完整的LDHs。在LDHs晶體結(jié)構(gòu)中,由于受晶格能低效應(yīng)及其晶格定位效應(yīng)的影響,使得金屬離子在層板上以一定方式均勻分布,即在層板上每一個(gè)微小的結(jié)構(gòu)單元中,其化學(xué)組成不變。
在催化方面的應(yīng)用
因水滑石具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性,從而可以作為堿性催化劑、氧化還原催化劑以及催化劑載體。塑料熱穩(wěn)定劑生產(chǎn)組成和結(jié)構(gòu)的可控性水滑石類化合物其主體層板的元素種類及組成比例、層間陰離子的種類及數(shù)量、二維孔道結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要在寬范圍調(diào)變,從而獲得具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料。如:它可以作為加氫、重整、裂解、縮聚、聚合等反應(yīng)的催化劑;Suzuki和Reichle分別報(bào)道了用水滑石及不同陰離子取代的水滑石作2-羥基丁醛縮聚反應(yīng)的催化劑,以及用含稀土La水滑石催化合成鄰苯二甲酸二戊酯等。
LDHs作為多相堿性催化劑,在許多反應(yīng)中正在取代NaOH、KOH等傳統(tǒng)堿性催化劑。LDHs的結(jié)構(gòu)水,層板羥基以及層間離子在不同的溫度內(nèi)脫離層板,從而可在較低的范圍內(nèi)(200-800℃)釋放阻燃物質(zhì)。由于同多和雜多陰離子柱撐水滑石具有獨(dú)特的性能,如具有可調(diào)變的孔道結(jié)構(gòu)及較強(qiáng)的擇形催化和酸堿性能而倍受人們的重視。文獻(xiàn)報(bào)道比較多的主要是采用二元、三元同多或雜多酸陰離子做柱撐劑,用它們考察過的催化反應(yīng)有加氫、重整、裂解、縮聚、費(fèi)—托合成制低碳醇、酯化、催化氧化等。