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纳米氢氧化镁晶须是一种新型绿色功能材料,具有表面能低、机械性能优良、弹性模量较高等特性。用作复合材料添加剂不仅可以提高材料的力学性能,还能有效提高材料的阻燃、抑烟性能。目前,对于纳米氢氧化镁晶须的制备研究多处于实验室阶段,对于其形成机制的研究尚未见文献报道。本课题主要采用水热合成法来制备单分散纳米级氢氧化镁晶须,并对其形成机制进行探讨。本文以菱镁矿制备出的亚微米级碱式硫酸镁晶须(Mg SO4·5Mg(OH)2·3H2O简称MOS)为原料,Na OH为沉淀剂,采用水热法制备单分散纳米氢氧化镁晶须。采用单因素实验法,探讨MOS初始料浆浓度、Na OH/MOS摩尔比、水热反应温度、反应时间、搅拌转速、助剂种类及添加量、MOS性能等因素对制备产物性能的影响。利用SEM、XRD、EDS、FT-IR、TG-DSC等先进的测试手段对制备产物的微观形貌、物相组成、元素含量、表面基团、热稳定性进行了测试分析;应用统计学规律,以晶须总数≥100为统计总数,单根晶须占晶须总数的百分比称为单根晶须含量,以此来表征纳米氢氧化镁晶须的分散性。通过对各影响因素的不断优化设计,得出最佳制备参数为:MOS前驱物平均直径≤200nm、MOS前驱物平均长径比>100、MOS初始料浆浓度0.03mol/kg、反应温度180℃、反应时间4h、Na OH/MOS摩尔比4.5:1、搅拌转速100r/min、添加剂种类为硬脂酸钠、硬脂酸钠/MOS质量比2%。最佳制备条件下产物平均直径85nm,平均长度14μm,平均长径比>100,晶须直径D在80~95nm范围占统计晶须总数的57%,晶须长度L在10~15μm范围占统计晶须总数的66%,长径比L/D在100~180范围占统计晶须总数的70%;合成产物为纳米Mg(OH)2晶须且纯度较高;晶须的热分解温度范围为318~490℃,在380~420℃之间热分解速率最快。在最佳实验条件下,通过过程取样,取出不同时刻的反应液,测得溶液中OH-和SO42-的浓度,根据结晶动力学原理,利用MATLAB软件和Runge-Kutta数值算实验数据进行处理,得出结晶动力学方程:以OH-浓度为基准:22300.179()()dcc c c c dt￥- = - -以SO42-浓度为基准:22300.154()()dcc c c c dt￥=--最终确定晶须形成的动力学模型为MA-2,结晶过程受多核表面反应控制。根据氢氧化镁晶须的结晶动力学模型,结合实验结果与相关理论进行综合分析并得出结论:本实验条件下纳米氢氧化镁晶须形成过程既包括以MOS为模板的模板机制,又包含液固机制下的螺旋位错生长方式。