原位分散聚合制备防吸湿煅白及其机理研究
煅白在生产和贮存过程中的吸湿问题，一直是困扰整个镁行业的难题。煅白(CaO·MgO)是皮江法炼镁工艺中白云石(MgCO3· CaCO3)煅烧后的产物。煅白具有较强的吸湿性，其吸收空气中的H2O后，立即干涸，表面生成一层硬壳，即Mg(OH)2和Ca(OH)2;吸收空气中的CO2后生成MgCO3、CaCO3。当还原罐内温度达到600～800℃时，煅白吸收的水分与Si作用，降低了Si的还原能力，且H2O、CO2能把已还原出的镁重新氧化成MgO，降低出镁率。此外，吸湿后的煅白，在真空和比较低的温度下会离解，使还原反应区的剩余压力增大，镁的升华速度减慢。因此，如何防止煅白吸湿，以保持煅白长时间的活性度，对提高出镁率，降低企业生产成本具有重要的实际意义。 本文以煅白为研究对象，首先在煅白表面锚固偶氮引发剂对煅白进行改性，然后引发全氟烷基乙基丙烯酸酯单体进行原位分散聚合制备防吸湿煅白（PFM／煅白），并采用X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、热分析仪、元素分析仪、接触角测试仪、扫描电子显微镜、物理吸附等对改性与原位聚合前后的煅白进行表征，探索防吸湿煅白的制备方法及防吸湿机理，结果如下：⑴煅白在0-100min内吸湿率增长很快，几乎呈直线上升;100-400min内，吸湿率增长放缓;400min以后，吸湿率增长较小;720min-2880min内，吸湿率增长平缓。可见煅白的吸湿率随时间的增加而增大，但其增速逐渐变缓。其吸湿过程类似于“缩核反应”。⑵通过对煅白的比表面积、总孔容积、孔径以及煅白表面接触角的检测可看出:煅白表面的接触角接近于0°，属于典型的强亲水性物质。⑶硅烷偶联剂KH560通过煅白表面的-OH基团与Si-OCH3发生脱醇反应，将环氧基团接枝在煅白表面。偶氮引发剂ACPA中的-COOH与接枝在煅白表面的环氧基团发生开环缩合反应锚固到煅白表面，锚固效率近50％。⑷锚固在煅白表面上的引发剂ACPA在70℃下分解产生自由基，引发全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)聚合，当FM质量分数为7％时，制备得到了接枝率为0.5％、接枝效率为26.6％的PFM/煅白。⑸聚全氟烷基乙基丙烯酸酯(PFM)在煅白上的接枝率随聚合转化率的增加而增加，但接枝效率下降。不同ACPA锚固量煅白接枝聚合中接枝率、接枝效率与转化率呈线性关系。⑹PFM/煅白的吸湿率随PFM接枝率的增加发生了不同程度的降低，当PFM接枝率达到0.4％时，继续提高接枝率，PFM/煅白的吸湿率趋于稳定。当PFM接枝率为0.5％时，PFM/煅白1h的吸湿率为0.2‰，而未改性煅白1h的吸湿率为13.9‰，降低了约98％，表明原位分散聚合制备的煅白防吸湿性能良好。⑺PFM/煅白比表面积及孔容均比未改性煅白减小;同时SEM分析也表明在煅白微孔结构内部和表面形成均匀的全氟聚合物膜，部分聚合物膜起到封孔的作用;当PFM接枝率达到0.5％时，其水接触角为132.8°，疏水性能良好，XPS信息深度计算其全氟物聚合层膜厚度约8nm。
炼镁工艺;烧损率控制;煅白改性;原位聚合
太原理工大学
硕士
冶金工程
李明照
2015
中文
TF822;TF801.1
82
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）