原位合成聚丙烯酰胺-钙体系有机无机复合材料的研究

摘要

本文在环境友好材料的理论指导下，从源头治理和仿生两个角度，采用原位合成技术对氢氧化钙和碳酸化羟基磷灰石展开研究。 首先，本文利用原位合成技术，在聚丙烯酰胺(PAM)水溶液中合成了氢氧化钙颗粒。通过扫描电镜(SEM)、傅立叶红外(FTIR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法进行表征，结果表明：PAM对氢氧化钙颗粒具有一定的包覆作用，这种包覆可以延缓氢氧化钙颗粒与空气中二氧化碳的反应，同时生成的产物颗粒可以达到纳米级。这种包覆可能存在两种环境效应：包覆后的氢氧化钙应用到塑料工业，在最终的垃圾焚烧过程中可以减少二恶英的产生；纳米氢氧化钙颗粒代替其它高耗能有毒有害改性剂，可以提高材料自身的性能。 其二，在PAM水溶液中合成氢氧化钙时，改变干燥的方式和生长基底，当其在铝基底上生长，可合成出特殊树枝花状的氢氧化钙颗粒，该产物具有特殊的形貌，拓展了产物的可能应用范围。 其三，模拟生物材料形成的环境和过程，制备出具有生物相容性的材料，即根据生物生存环境以及生物体内主要阳离子的种类，模拟生物合成条件，以PAM为有机模板原位合成了碳酸钙和碳酸化羟基磷灰石。采用多种表征方法考察了PAM对碳酸钙形貌的影响；研究了PAM、多种金属离子对碳酸化羟基磷灰石形貌的影响，为其进一步在塑料工业乃至仿生材料中的应用提供前期研究。

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摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2氢氧化钙的基本性质和应用

1.2.1 Ca(OH)2的结构特性

1.2.2 Ca(OH)2的制备

1.2.3 Ca(OH)2的应用

1.3碳酸钙的概况和基本结构

1.4羟基磷灰石的基本性质和应用

1.4.1羟基磷灰石的研究进展

1.4.2羟基磷灰石(HAP)制备

1.4.3羟基磷灰石(HAP)的应用

1.5原位合成法的研究进展

1.5.1原位热压技术

1.5.2放热弥散复合技术(XD)

1.5.3自蔓延高温合成技术(SHS)

1.5.4化学气相沉淀技术/化学气相浸渍技术(CVD/CVI)

1.5.5熔体浸渍技术

1.5.6 D I MOX技术

1.5.7反应结合技术

1.5.8气-液-固反应工艺法(VLS)

1.5.9水溶性高分子原位合成

1.5.10小结

1.6本研究的目的、创新点

第2章聚丙烯酰胺原位合成氢氧化钙颗粒的研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验方法

2.2.3仪器及分析测试方法

2.3结果与讨论

2.3.1超声波反应时间对合成氢氧化钙的平均粒径的影响

2.3.2红外光谱分析

2.3.3 XRD分析

2.3.4合成氢氧化钙的TG-DTA分析

2.3.5 PAM浓度对氢氧化钙平均粒径的影响

2.3.6 PAM对钙离子电导率的影响

2.4本章小结

第3章树枝花状(Dendritic Flower)氢氧化钙的制备研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂

3.2.2实验方法

3.2.3仪器及分析测试方法

3.3实验结果与讨论

3.3.1不同氢氧化物在铝基底上干燥生成结果分析

3.3.2 PAM浓度对铝基底生长产物的影响

3.3.3生长基底对最终产物形貌的影响

3.3.4比表面积(BET)分析

3.3.5红外谱图(FTIR)分析

3.3.6 X-射线衍射(XRD)分析

3.3.7热重差热(TG-DTA)分析

3.4本章小结

第4章PAM原位合成碳酸化羟基磷灰石的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1实验试剂

4.2.2仪器及分析测试方法

4.2.3实验方法

4.3结果和讨论

4.3.1聚丙烯酰胺原位合成碳酸钙的初步研究

4.3.2原位合成碳酸化羟基磷灰石产物形貌的研究

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历