本文關鍵詞：碟狀顆粒的合成和球形顆粒對磷酸鋯碟片液晶相變的影響

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【摘要】：在自然界和工業(yè)生產(chǎn)中,存在大量的碟狀膠體懸浮液與其他顆粒的混合體系,為了了解混合膠體體系的平衡態(tài)性能及相狀態(tài)和發(fā)展具有可控性能的軟材料,必須研究碟狀膠體與其他不同大小、形狀的顆粒的混合體系的相變行為。本研究以厚度均一,直徑大小可控的單層磷酸鋯(Zirconium Phosphate,簡寫為ZrP)碟片為模板碟狀膠體體系,向其中加入單分散的球形顆粒,研究碟狀膠體液晶的相行為。由于碟狀顆粒在研究和生產(chǎn)中具有重要意義,我們還對碟狀顆粒的合成進行了研究。具體工作如下：1.研究了利用水熱法合成磷酸鋯和片狀含錳高嶺石,回流法合成大批量磷酸鋯。通過控制水熱反應的溫度、反應時間和磷酸濃度可得到結(jié)晶完好,形狀規(guī)整,粒徑可控的磷酸鋯,粒徑可控范圍為300-2000nm。但是反應需要的溫度高達200℃,且是在高壓反應釜中進行反應,使用100mL容量反應釜合成的磷酸鋯只有4g,因此我們使用大容量攪拌反應器,在常溫和較低溫下利用回流法合成磷酸鋯,得到的磷酸鋯結(jié)晶良好,粒徑均勻,粒徑為250nm左右,單次合成產(chǎn)量達到2.24kg,實現(xiàn)了磷酸鋯的批量合成。采用水熱法合成了片狀高嶺石顆粒,研究了硅鋁比和固體反應物濃度對高嶺石晶體合成的影響,結(jié)果表明,在強堿性環(huán)境中,硅鋁比值為1、低固體反應物濃度(質(zhì)量分數(shù)為0.006)時更有利于高嶺石的形成,隨著固體反應物濃度的升高,所得產(chǎn)物的產(chǎn)率降低,晶格缺陷密度增大,同時會出現(xiàn)針狀含錳高嶺石。2.研究了球碟粒徑比為0.0901±0.0004時,球形顆粒(Si02球)對碟狀膠體相變的影響。當向碟狀顆粒懸浮液中加入不同大小或不同形狀的非吸附性顆粒時,顆粒間會產(chǎn)生空位作用,往碟狀膠體系統(tǒng)中加入球形顆粒,球形顆粒會對磷酸鋯碟狀膠體的各向同性相(Isotropic Phase,簡稱I相)-向列相(Nematic Phase,簡稱N相)相變過程產(chǎn)生影響。研究表明,加入的球形顆粒引起的空位作用使碟狀膠體的I-N相變速率加快,開始產(chǎn)生N相的ZrP體積分數(shù)φⅠ降低。同時,碟狀顆粒間距減小,構(gòu)型更加緊密,表現(xiàn)為N相的體積分數(shù)降低。當球形顆粒濃度增加到0.0014的時候,相圖中出現(xiàn)了三相共存區(qū)。三相共存區(qū)的出現(xiàn)表明在膠體中存在各向同性相-各向同性相(I-I)分離,而在理論研究中球碟系統(tǒng)中I-I分離是否存在是具有很大爭議的,本研究的發(fā)現(xiàn)為球碟系統(tǒng)中I-I分離的存在提供了實驗證據(jù)。3.將切球模型和已有的單一碟狀膠體系統(tǒng)的自由能表達式運用于構(gòu)建由球形顆粒和碟狀顆粒組成的混合膠體的自由能密度函數(shù)(Free Energy Density)。計算了以球為空位質(zhì)的球碟混合系統(tǒng)的自由體積分數(shù),發(fā)現(xiàn)在低厚徑比碟片系統(tǒng)中(l=0.0022),碟狀顆粒體積分數(shù)達到0.02的時候,自由體積分數(shù)已經(jīng)趨近于零。將上章中得到的碟狀顆粒體積分數(shù)(φp)-球形顆粒體積分數(shù)(φs)的相圖利用公式φs=αφsR進行了轉(zhuǎn)換,得到φp-φsR相圖,并對其進行了簡單分析。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.12;O753.2

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本文編號：1249696