氧化鎂水化法制備纖維狀氫氧化鎂的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機粉體技術領域，具體涉及一種氧化鎂水化法制備纖維狀氫氧化鎂的方法。
【背景技術】
[0002]目前含鹵有機阻燃劑在市場上應用比較廣泛，它具有阻燃效率高，單位高分子合成材料中的加入用量少等優點，但含鹵有機阻燃劑在燃燒時會釋放出有毒或有腐蝕性的氣體，這些有毒有害氣體將會使人的生命健康受到巨大威脅，因而研究人員努力在尋找一種低毒、低煙、具有良好市場前景的阻燃劑。氫氧化鎂阻燃劑是目前應用量最大、發展最快的無機無鹵阻燃劑之一，因阻燃效果好、無煙、無毒害、在材料中填充性能佳等優點廣泛應用于高分子行業。
[0003]在高分子材料中要具有良好的阻燃性，氫氧化鎂的填充量需在50%以上，高的填充量使材料的機械強度隨之明顯下降。研究發現試樣在添加纖維狀氫氧化鎂后其機械性能明顯好于添加其他形狀的氫氧化鎂的試樣，因此要確保氫氧化鎂在高分子材料中產生高阻燃性能的同時保證材料的力學性能不降低，應該使用一種纖維狀、具有良好分散性和相容性的氫氧化鎂產品。
[0004]目前制備纖維狀氫氧化鎂的方法主要有:一、直接沉淀法(CN101177289、CN103803596A、曹穎，利用硼酸母液制備纖維狀氫氧化鎂[期刊論文]、任慶利，水熱法制備纖維狀Mg(0H)2[期刊論文]);二、前驅體轉化法(CN1458066A、張述勇，纖維狀氫氧化鎂的制備[期刊論文]、CN1884633)，例如CN1884633，以菱鎂礦為原料，制取高活性氧化鎂，以其為原料制取堿式硫酸鎂晶須，再以堿式硫酸鎂晶須為原料通過水熱合成法制取氫氧化鎂晶須。工藝流程復雜且不易控制反應條件。
[0005]目前，本課題組對氧化鎂水化法制備氫氧化鎂的研究已經做了很多的相關報道，如:錢海燕等發明的一種六方片狀氫氧化鎂的制備方法專利(中國，CN201110336270.6 [P], 2012-6-20);錢海燕等發明的一種針狀氫氧化鎂的制備方法專利(中國，CN201510342011.2 [P]，2015-6-18)，但上述工作分別是研究六方片狀及針狀氫氧化鎂的制備方法，還未涉及低溫氧化鎂水化直接制備纖維狀氫氧化鎂。
【發明內容】
[0006]本發明目的是為了改進現有技術的不足而提供一種通過簡單、環保、產率高的氧化鎂水化法制備纖維狀氫氧化鎂的方法。
[0007]本發明的技術方案為:氧化鎂水化法制備纖維狀氫氧化鎂的方法，具體步驟如下:
[0008]a)天然菱鎂礦煅燒，制備輕燒氧化鎂；
[0009]b)將改性劑加入乙醇中超聲分散配成改性劑溶液；
[0010]C)將輕燒氧化鎂、鎂鹽、水、分散劑按質量比為1:(0.02?4.5): (10?100):(0.03?0.5)，與步驟b)配成的改性劑溶液混合均勻，得到懸浮液，將懸浮液超聲分散均勻，在攪拌條件下，于50°C?100°C的恒溫水浴，反應2?6h后，添加晶種及活性劑；
[0011 ] d)將步驟c)反應液陳化；
[0012]e)步驟d)中反應產物經過濾、洗滌、干燥得到纖維狀氫氧化鎂。
[0013]優選步驟a)中天然菱鎂礦的煅燒溫度為600 °C?1250 °C ;煅燒時間為2?6h。
[0014]優選步驟b)中改性劑的質量與乙醇體積的比例為1:(10?100)g/ml。
[0015]優選步驟c)中改性劑溶液的加入量為控制改性劑的添加質量為輕燒氧化鎂質量的1%?10%。
[0016]優選上述的改性劑為硬脂酸、鋁酸酯偶聯劑H-3、硬質酸鈉或硬脂酸鋅中的一種或幾種。
[0017]優選所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨或聚乙二醇-20000的一種或幾種；鎂鹽為硫酸鎂。
[0018]優選所述的晶種為堿式氯化鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須或氫氧化鎂晶須；晶種加入質量為輕燒氧化鎂質量的0.8%?50%。
[0019]優選所述的活性劑為乙二胺、丙二胺、丁二胺、三乙胺或六亞甲基四胺的一種或幾種。優選活性劑添加的體積量與氧化鎂質量的比為0.007?0.15ml/g。
[0020]優選步驟d)中的陳化溫度為5°C?50°C，陳化時間為2?10天。步驟e)中的過濾、洗滌、干燥按常規方法處理。
[0021]有益效果:
[0022]本發明工藝簡單易行，生產成本低，產品純度高，反應條件易控制；適合工業化生產；低溫水化反應，節約能耗。本發明可以通過改變分散劑、活性劑的添加量、種類，制備出不同長徑比的纖維狀氫氧化鎂；本發明制備的纖維狀氫氧化鎂可作為晶種，循環利用，節約成本。
[0023]以菱鎂礦為原料煅燒得到輕燒氧化鎂，于較低溫度下與水反應制備氫氧化鎂，可以充分利用了我國豐富的菱鎂礦資源，在低溫下一步合成纖維狀氫氧化鎂，生產工藝簡單，節能降耗，具有可觀的經濟價值，是一種理想的生產纖維狀氫氧化鎂的方法。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明制備纖維狀氫氧化鎂的XRD圖譜；
[0025]圖2為實施例1所得產物的顯微鏡圖；
[0026]圖3為實施例2所得產物的顯微鏡圖；
[0027]圖4為實施例3所得產物的顯微鏡圖；
[0028]圖5為實施例4所得產物的顯微鏡圖；
[0029]圖6為實施例5所得產物的顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0030]實施例1
[0031]稱取0.03g硬脂酸于2ml乙醇中超聲分散，稱取菱鎂礦于650°C煅燒6h后的氧化鎂2.32g，加入1.07g PEG-20000,0.65g硫酸鎂和25ml水配成水溶液，加入上述乙醇溶液繼續超聲分散均勻，在50°C水浴中攪拌反應6h后，加入0.28g堿式氯化鎂晶須及0.02ml丙二胺，反應8min后停止攪拌，在6°C下陳化9天，經過濾、洗滌、干燥得到纖維狀氫氧化鎂。生成的Mg(OH);體的XRD如圖1所示，由圖1可見，生成的衍射峰與氫氧化鎂JCPDS86-2164標準卡片相吻合，無雜質。圖2為本例所得產物的顯微鏡圖片，從圖2可看出生成的氫氧化鎂為纖維狀，存在極少的不規則顆粒，長度約為300 μ m?1400 μ m。
[0032]實施例2
[0033]稱取0.06g鋁酸酯偶聯劑H-3于6ml乙醇中超聲分散，稱取菱鎂礦于900°C煅燒4h后的氧化鎂4.06g，加入0.56g聚乙烯吡咯烷酮、0.56g十六烷基三甲基溴化銨、18.07g硫酸鎂和400ml水配成水溶液，加入上述乙醇溶液繼續超聲分散，在80°C水浴攪拌反應4h后，添加1.92g堿式硫酸鎂晶須作為晶種及0.20ml乙二胺，反應lOmin，停止攪拌，在12°C下陳化7天，經過濾、洗滌、干燥可得纖維狀氫氧化鎂。圖3為本例所得產物的顯微鏡圖片，從圖3可看出生成的氫氧化鎂為纖維狀，較為規則，長度約為400 μπι?1900 μm。
[0034]實施例3
[0035]稱取0.13g硬質酸鈉于6ml乙醇中超分散，稱取菱鎂礦于1050°C煅燒3h后的氧化鎂4.13g，加入0.13gPEG-20000、8.76g硫酸鎂和200ml水配成水溶液，加入上述乙醇溶液繼續超聲分散，在95°C水浴攪拌反應2h后，添加0.93g堿式氯化鎂晶須晶種及0.40ml 丁二胺，反應6min后，置于在20°C陳化5天，經過濾、洗滌、干燥可得纖維狀氫氧化鎂(圖4)，其長度約為240 μ m?1500 μ m。
[0036]實施例4
[0037]稱取0.31g硬脂酸鋅于15ml乙醇中超分散，稱取菱鎂礦于1050°C煅燒3h后的氧化鎂6.08g，加入0.49g聚乙烯吡咯烷酮、0.49g十六烷基三甲基溴化銨、11.80g硫酸鎂和200ml水配成水溶液，加入上述乙醇溶液繼續超聲分散，在85°C水浴攪拌反應4h后，添加1.39g堿式硫酸鎂晶須晶種及0.60ml三乙胺，反應6min，停止攪拌，在22°C下陳化4天，經過濾、洗滌、干燥可得纖維狀氫氧化鎂。本例產物的顯微鏡圖片如圖5所示，從圖5可看出該產物長徑比較大，長度3 2200 μm0
[0038]實施例5
[0039]稱取0.81g硬脂酸于12ml乙醇中超聲分散，稱取1250°C煅燒2h菱鎂礦所得氧化鎂8.15g，加入0.21g聚乙烯吡咯烷酮、0.21g十六烷基三甲基溴化銨、0.18g硫酸鎂和560ml水配成水溶液，加入上述乙醇溶液繼續超聲分散均勻，在90°C水浴攪拌反應3h后，添加0.08g氫氧化鎂晶須作為晶種及1.20ml六亞甲基四胺，反應6min，停止攪拌，在45°C下陳化2天，經過濾、洗滌、干燥可得纖維狀氫氧化鎂。圖6為本例所得產物的顯微鏡圖片，產物存在少數的針狀，長徑約為200 μ m?2200 μ m。
【主權項】
1.氧化鎂水化法制備纖維狀氫氧化鎂的方法，具體步驟如下: a)天然菱鎂礦煅燒，制備輕燒氧化鎂； b)將改性劑加入乙醇中超聲分散配成改性劑溶液；c)將輕燒氧化鎂、鎂鹽、水、分散劑按質量比為1: (0.02?4.5): (10?100): (0.03?0.5)，與步驟b)配成的改性劑溶液混合均勻，得到懸浮液，將懸浮液超聲分散均勻，在攪拌條件下，于50°C?100°C的恒溫水浴，反應2?6h后，添加晶種及活性劑； d)將步驟c)反應液陳化； e)步驟d)中反應產物經過濾、洗滌、干燥得到纖維狀氫氧化鎂。2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟a)中天然菱鎂礦的煅燒溫度為600。。?1250°C ;煅燒時間為2?6ho3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟b)中改性劑的質量與乙醇體積的比例為 1: (10 ?100)g/mlο4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟c)中改性劑溶液的加入量為控制改性劑的添加質量為輕燒氧化鎂質量的1%?10%。5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的改性劑為硬脂酸、鋁酸酯偶聯劑H-3、硬質酸鈉或硬脂酸鋅中的一種或幾種。6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化錢或聚乙二醇-20000的一種或幾種；鎂鹽為硫酸鎂。7.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述的晶種為堿式氯化鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須或氫氧化鎂晶須；晶種加入質量為輕燒氧化鎂質量的0.8%?50%。8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的活性劑為乙二胺、丙二胺、丁二胺、三乙胺或六亞甲基四胺的一種或幾種。9.按權利要求1所述的方法，其特征在于活性劑添加的體積量與氧化鎂質量的比為0.007 ?0.15ml/g。10.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟d)中的陳化溫度為5°C?50°C，陳化時間為2?10天。
【專利摘要】本發明涉及一種氧化鎂水化法制備纖維狀氫氧化鎂的方法，具體步驟如下：天然菱鎂礦煅燒制備輕燒氧化鎂；將改性劑加入乙醇中超聲分散配成改性劑溶液；然后將輕燒氧化鎂、鎂鹽、水、分散劑按質量比為1：(0.02～4.5)：(10～100)：(0.03～0.5)，與改性劑溶液混合均勻，得到懸浮液，于50℃～100℃的恒溫水浴下攪拌反應2～6h后，再添加晶種及活性劑。經陳化后處理后得到纖維狀氫氧化鎂。本發明工藝簡單易行，生產成本低，產品純度高，反應條件易控制；適合工業化生產；低溫水化反應，節約能耗。
【IPC分類】C04B2/10, D01F9/08
【公開號】CN105256405
【申請號】CN201510595799
【發明人】錢海燕, 姜露露
【申請人】南京工業大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月17日