聚合物层状金属氢氧化物复合材料：合成、性质及应用.pdfVIP

聚合物/层状金属氢氧化物复合材料：合成、性质和 应用 1 位建华 ，雷立旭，胡猛，张洪刚 东南大学化学化工学院，南京 210096 E-mail:ddgirl00@163.com 摘要：层状金属氢氧化物具有稳定的氢氧化物层和可交换的层间阴离子，在化学分离、催化 剂、聚合物复合材料等方面具有潜在的应用前景。当它与聚合物复合后，材料可获得阻燃抑 烟性、热稳定性、增强的机械性能等。本文综述了聚合物/层状金属氢氧化物复合材料的 合成、表征、性能优化和应用。 关键词：层状复合金属氢氧化物；聚合物复合物；阻燃；表面改性；超细化 1. 前言 层状复合金属氢氧化物（layered double hydroxides，简记为 LDHs ），又称阴离子粘土、 y + n- 类水滑石材料等，其通式为M M′(OH) ] A ·mH O 。式中，M 是二价或一价（多数为 x y 2(x+y) y/n 2 二价）的金属阳离子，M′ 是三价的金属阳离子，二者的物质量的比例为 x :y ，M 、 M′ 和 OH- 构成带正电荷的层板；A n- 代表层间的阴离子，m 为层间结晶水的量，A n- 和结晶水 构成了层间粒子。图1 给出了典型的层状氢氧化物 [Mg Al(OH) ]Cl 的结构图[1]。可以看到， 2 6 它是由金属 Mg2+ 和 Al3+ 构成的氢氧化物层和层间部分构成，氢氧化物层是由六个氢氧根 配位于金属离子形成的八面体 [M(OH)6] (M=Mg、Al) ，这些八面体相互共享6个棱在晶体学 ab平面上无限扩展而形成；而层间部分包括Cl- ( 图中绿色小球)和一些水分子（图中弯曲折 线）。 图1 层状氢氧化物 [Mg Al(OH) ]Cl （包括18个晶胞，蓝色多面体示八面体镁，红色为铝多面体，绿色 2 6 为氯原子，弯曲的为水分子）[1] 层状氢氧化物具有高度的可控性。它们基本性质是碱性，层上的OH基团可以与其它组 分相互作用而获得新的性质。它们也具有部分酸性，并受到金属氢氧化物的酸性和层间阴离 1 位建华，女，硕士研究生，从事材料物理与化学研究。Tel: 1 子的种类不同的影响。层间阴离子可以被多样的其他阴离子交换，其交换能力通过改变氢氧 化物层二价和三价金属离子的比例来调节。因此，层状氢氧化物在化学分离、催化剂及其载 [2-5] 体、复合材料等方面具有潜在的应用前景 。 目前，为满足材料的多功能要求，最简单的方法是复合具有不同特性的化合物。当层状 氢氧化物与聚合物复合后，材料可获得具有阻燃、热稳定、增强的机械性等性能的聚合物/ 层状氢氧化物复合材料[6, 7] 。这种复合材料包括两个组分，一是聚合物组分，二是二维材料， 即组成多样、层电荷密度可控的层状复合氢氧化物（LDHs ）。本文重点讨论受到关注的聚合 物/层状氢氧化物复合材料的合成、表征、性能优化和应用研究。 2. 聚合物/层状氢氧化物复合材料 2.1 合成方法