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·816· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷
从图 2 可以看到，在 LDHs 中出现了相对衍射 ITA-LDHs 在第一、第二、第三阶段的失重率分
强度较大的（003）、（006）、（009）和（110）面特 别为 7.5%、46.4%和 10.8%，改性 LDHs 在第一阶
征衍射峰，根据布拉格方程（2dsinθ=nλ），（003） 段的失重率较未改性 LDHs 明显变小，这应该是因
面衍射峰的层间距（d）为 0.80 nm，（006）层间距 为改性 LDHs 亲油疏水，表面吸附水较少且层间结
为 0.42 nm，（009）层间距为 0.26 nm，（110）层间 合水脱除速率缓慢。当温度大于 188 ℃时，衣康酸
距为 0.15 nm；在 ITA-LDHs 中，（009）、（110）特 开始分解，改性 LDHs 热分解明显加快，失重率较
征衍射峰基本消失，（006）衍射峰衍射强度变弱，峰 未改性 LDHs 明显增加。从图中还可以看出，LDHs
面积变小，（003）衍射峰衍射强度变强，峰面积变大， 在 700 ℃的残余率为 35.3%，而 ITA-LDHs 在 700 ℃
改性水滑石的插层率（a）可由式（1）计算 [27] ： 的残余率为 51.2%，说明 ITA-LDHs 的热稳定性优于
I i(003) 未改性的 LDHs。
a /% I i(003) I k(003) 100 （1） 2.1.4 扫描电镜及粒径分析
式中：I i （ 003 ）是被插层后（003）峰强度 ；I k （ 003 ）是 LDHs 和 ITA-LDHs 的扫描电镜见图 4。
未被插层（003）峰强度。
改性后的 LDHs 的（003）面衍射峰的层间距为
2.42 nm，插层率达到了 69.7%，插层率不足 100%
是因为在水溶液中低价离子的吸附度比高价离子的
吸附度低，并且有少量碳酸根存在。（003）层间距
从 0.80 nm 增大到 2.42 nm，说明有体积较大的有机
阴离子进入到 LDHs 层间使其层间距增大。而根据
Shi [11] 等文献描述，单独使用衣康酸改性水滑石可使
（003）层间距增大到 0.98 nm，明显小于本文中的
2.42 nm，说明不只是衣康酸，部分钛酸酯偶联剂也
插层进入到 LDHs 层间。结合 FTIR 分析可知，衣康
酸和钛酸酯偶联剂均已存在于 LDHs 中。
2.1.3 热性能分析
LDHs 和 ITA-LDHs 的热失重曲线见图 3。
a—LDHs; b、c、d—ITA-LDHs
图 4 LDHs 和 ITA-LDHs 的扫描电镜图
Fig. 4 SEM images of LDHs and ITA-LDHs
从图 4a 可以看出，未改性 LDHs 粒子表现出明
显的聚集形态，LDH 由于表面形成氢键而产生软团
聚，形成大颗粒，且粒子形状不规则、大小不一。
如果将这样的粒子加入到聚合物中，粒子的团聚状
态肯定影响到粒子的分散性，必将严重影响到复合
材料的力学性能；在同样放大倍数下，从图 4b 可以
图 3 LDHs 和 ITA-LDHs 的热失重曲线 看到，改性过的 LDHs 团聚程度明显得到改善。从
Fig. 3 Thermogravimetric curves of LDHs and ITA-LDHs 图 4c 结合图 4d 可以看到，水滑石的表面覆盖着许
多丝绒状的细丝，应该是表面的钛酸酯偶联剂吸附
由图 3 可见，将未改性的水滑石以 10 ℃/min
了周围纳米级别的水滑石颗粒，进一步说明偶联剂
从 17 ℃升温到 700 ℃，水滑石热分解失重如下：第
已连接到水滑石表面。
一阶段 17~233 ℃，失重率约为 11.38%，这主要是
LDHs 和 ITA-LDHs 的粒径分布图见图 5。从图
物理吸附水和层间结合水的脱除所致，LDHs 的层
间结构还没有被破坏；第二阶段 233~365 ℃，失重 5 可以看出，改性后的 LDHs 平均粒径为 1.5 μm，
率约为 6.66%，主要是因为层板—OH 分解所致， 未改性的 LDHs 平均粒径为 2.86 μm，而且粒径分布
LDHs 的层状结构逐渐被破坏；第三阶段，365~ 也变窄。由于在阻燃剂添加量相同的条件下，颗粒
700 ℃，失重率约为 30.85%，主要为 LDHs 层板继 粒径越小，粒径分布越窄，在基材中的分散性越好，
[5]
续发生脱羟基反应、生成镁铝氧化物，同时伴随着 其阻燃效果也越好 ，可以猜想改性 LDHs 的阻燃效
2–
层间 CO 3 以 CO 2 的形式脱除所致。 果要比未改性的要好。
