專利名稱：一種制備疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的方法
技術領域：
本發明涉及一種針狀氫氧化鎂納米粒子的制備方法。
背景技術：
隨著科技的進步，納米氫氧化鎂的應用越來越廣泛，主要表現一下幾個方面作為阻燃劑，制備納米氧化鎂的前驅體，保鮮劑與食品添加劑，酸堿中和劑與煙氣脫硫劑，重金屬脫除劑；此外，納米氫氧化鎂可以作為油田新型泥漿材料的配合成分，還可應用于醫療化妝品、巻煙紙抑煙涂層，以及磁性材料加工等方面。但目前納米氫氧化鎂的生產和應用主要存在以下問題在制備過程中的干燥階段出現納米粒子二次長大問題，在制備成粉體后的易團聚問題，在聚合物加工過程中納米粒子的分散性問題，以及納米粒子在聚合物的易遷移等問題，這些問題是目前制約納米氫氧化鎂工業化的主要障礙。
為此，國內外科研工作者對其進行了積極研究力圖實現工業化。公開號為CN1359853A的"針狀或薄片狀納米氫氧化鎂及制備方法"能夠合成短軸方向為3 6nm、長軸方向為50 100nm的針狀材料，但其反應時滴加料液需要緩慢進行，且由于采用的反應裝置比較特殊，工業化比較困難。公開號為CN1869154A的"一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法"能制得直徑7 12nm,長度為50 100nm，但是合成與改性分開，使得成本加大，且由于反應裝置不能連續反應，難以實現工業化。CN101219801A的納米阻燃級氫氧化鎂制備方法，能夠制備10 20nm針狀氫氧化鎂，但是，這種反應器來自分子束反應器，當鎂鹽溶液和堿液噴射流較大時，將達不到微觀混合均勻，將出現產品的粒徑和形態分布不均勻，難實現工業規模生產。
發明內容
本發明的目的是提供一種疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的制備方法。
本發明的技術方案是通過以下途徑實現的，具體制備步驟如下第一步，將鎂的可溶性金屬鹽配成O. 1 4咖1/1的鹽溶液；
第二步，按沉降劑的摩爾濃度與第一步中鹽溶液中金屬離子摩爾濃度之比為1 3: l進行定量配制；
第三步，包覆劑的濃度配成O. 01 0. 2mol/l的溶液；
第四步，在通氣的條件下，將第一、二、三步得到的溶液同時并流加入到反應器中進行反應，溫度控制在10 25'C;第五步，反應后，用攪拌器在料筒內進行強力攪拌，經過包覆改性的粒子可以吸附大量的氣體，停止攪拌后，泡沫狀的生成物在很短時間內可浮到水面，然后在溫度為10 25"C下
靜置陳化8 14小時；
第六步，洗滌時，首先將料桶內漂浮的粒子下面的溶液排盡，然后倒入去離子水或蒸餾
水進行攪拌，攪拌15 30分鐘后靜置排液，包覆粒子在幾分鐘內便可漂浮到液體的表層，而下層則是透明的水溶液，如此循環3 5次，之后抽濾，將濾餅在75 10(TC真空干燥8 24小時。
該方法制備納米粒子的優點如下設備簡單、工藝簡單，易操作；設備小、占地小、成本低、設備維修方便；可連續式生產，整個生產過程綠色環保，并無噪音污染；獨特的自下而上的進料模式和"散開-上流-聚集；散開-上流-聚集…"循環反應模式，使得剪切充分、反應充分、包覆充分；該反應模式和工藝模式能很好地避免干燥過程中納米粒子的二次張大現象。
具體實施例方式
下面具體描述本發明的具體實施方式
。本發明的具體制備步驟如下
第一步，將鎂的可溶性金屬鹽配成O. 1 4mol/l的鹽溶液；
第二步，按沉降劑的摩爾濃度與第一步中鹽溶液中金屬離子摩爾濃度之比為1 3: l進行定量配制；
第三步，包覆劑的濃度配成O. 01 0. 2mol/l的溶液；
第四步，在通氣的條件下，將第一、二、三步得到的溶液同時并流加入到反應器中進行反應，溫度控制在10 25'C;
第五步，反應后，用攪拌器在料筒內進行強力攪拌，經過包覆改性的粒子可以吸附大量的氣體，停止攪拌后，泡沫狀的生成物在很短時間內可浮到水面，然后在溫度為10 25'C下靜置陳化8 14小時；
第六步，洗滌時，首先將料桶內漂浮的粒子下面的溶液排盡，然后倒入去離子水或蒸餾水進行攪拌，攪拌15 30分鐘后靜置排液，包覆粒子在幾分鐘內便可漂浮到液體的表層，而下層則是透明的水溶液，如此循環3 5次，之后抽濾，將濾餅在75 10(TC真空干燥8 24小時。
第一步中的鎂鹽為可采用氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂；第二步中的沉降劑可采用NH3'H20、 NaOH、 KOH、 Ca(OH)2;
第三步中的包覆劑可采用脂肪酸、不飽和脂肪酸、聚不飽和酸及其鹽，硅酸酯或離子型和非離子型表面活性劑；
第四步中通入的氣體為氮氣、氨氣或空氣。
本發明是利用一種常溫下制備納米粒子反應器(申請號200820210914.0)所產生的復合剪切力場的復合剪切作用以及表面活性劑的原位包覆作用以及后期的特殊的陳化過程、洗滌、干燥過程來制備疏松的粒度分布均勻的針狀納米粉體。所謂復合剪切力場是指由多個反應室組成的反應器中，就其中一個反應室內的剪切力場而言是由特殊的葉輪狀攪拌器攪拌時產生機械力場、由該攪拌器高速旋轉時產生的流體力場和在通氣的情況下形成的氣體力場所組成；在空間結構上由垂直方向上多個反應室所具有類似的剪切力場疊加而成，故稱為復合剪切力場。
反應過程是在具有可產生較強的機械力、流體力、氣體力為復合力場的具有多反應室的反應器中反應，生成針狀氫氧化鎂的納米粒子；獨特的多反應室結構和反應室間的擋板以及擋板的小孔結構，在攪拌器高速攪拌下，使得流體呈"散開-上流-聚集；散開-上流-聚集…"自下而上的循環反應模式，不僅相對延長了流體(包括氣體和液體)在反應室內的有效反應的路徑，從而限制了流體流出的速度，而且在機械力產生的機械力化學和流體力產生的流體力化學的作用下使得剪切充分、反應充分、包覆充分；生成的粒子在復合剪切力場和改性劑的作用下，顆粒進一步細化均勻，并原位包覆改性。
實施例一
(一) 配料
1、 油酸5g加入到150ml去離子水中，加入0.83g氫氧化鈉對其進行中和，配成鎂的可溶性金屬鹽；
2、 MgCl2 6H20 170g加入到350ml去離子水中，配成沉降劑；
3、 NaOH67g加入到350ml去離子水中配成包覆劑。
(二) 實驗步驟
啟動攪拌器，將上述三種液體同時加入到反應器中，同時通入氮氣開始反應，當反應液充滿反應器時開始溢出，流入到底部帶有排水系統的料筒內。用水稀釋后，用自制的攪拌器進行攪拌15 30分鐘，靜置8 14小時，排液過濾洗滌3 5次，80 100'C干燥8 14小時出料，即得針狀納米氫氧化鎂粉體。由透射電鏡圖片可知，該納米粉體粒子呈針狀，尺寸大小寬約5 IO納米，長約80 120納米且分散性較好；XRD數據顯示晶型完好。
實施例二(一)配料
1、油酸10g加入到300ml去離子水中，加入1.66g氫氧化鈉對其進行中和，配成鎂的可溶性金屬鹽；
2、 MgCl2 6H2O 340g加入到700ml去離子水中，配成沉降劑；
3、 NaOH 134g加入到700ml去離子水中配成包覆劑。
(二)實驗步驟
啟動攪拌器，將上述三種液體同時加入到反應器中，同時通入氮氣開始反應，當反應液充滿反應器時開始溢出，流入到底部帶有排水系統的料筒內(自制)。用水稀釋后，用自制的攪拌器進行攪拌15 30分鐘，靜置8 14小時，排液過濾洗滌3 5次，80 10(TC干燥8 14小時出料，即得針狀納米氫氧化鎂粉體。由透射電鏡圖片可知，該納米粉體粒子呈針狀，尺寸大小寬約6 8納米，長約60 80納米且分散性較好；XRD數據顯示晶型完好。
實施例三
(一) 配料
1、 油酸15g加入到500ml去離子水中，加入2.48g氫氧化鈉對其進行中和，配成鎂的可溶性金屬鹽；
2、 MgCL2 6H20 508 g加入到1000ml去離子水中，配成沉降劑；
3、 NaOH200g加入到1000ml去離子水中配成包覆劑。
(二) 實驗步驟
啟動攪拌器，將上述三種液體同時加入到反應器中，同時通入氮氣開始反應，當反應液充滿反應器時開始溢出，流入到底部帶有排水系統的料筒內(自制)。用水稀釋后，用自制的攪拌器進行攪拌15 30分鐘，靜置8 14小時，排液過濾洗滌3 5次，80 100干燥8 14小時出料，即得針狀納米氫氧化鎂粉體。由透射電鏡圖片可知，該納米粉體粒子呈針狀，尺寸大小寬約3 4納米，長約50 60納米；XRD數據顯示晶型完好。
權利要求
1、一種制備疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的方法，其特征在于所述的具體制備步驟如下第一步，將鎂的可溶性金屬鹽配成0.1～4mol/l的鹽溶液；第二步，按沉降劑的摩爾濃度與第一步中鹽溶液中金屬離子摩爾濃度之比為1～3∶1進行定量配制；第三步，包覆劑的濃度配成0.01～0.2mol/l的溶液；第四步，在通氣的條件下，將第一、二、三步得到的溶液同時并流加入到反應器中進行反應，溫度控制在10～25℃；第五步，反應后，用攪拌器在料筒內進行強力攪拌，經過包覆改性的粒子可以吸附大量的氣體，停止攪拌后，泡沫狀的生成物在很短時間內可浮到水面，然后在溫度為10～25℃下靜置陳化8～14小時；第六步，洗滌時，首先將料桶內漂浮的粒子下面的溶液排盡，然后倒入去離子水或蒸餾水進行攪拌，攪拌15～30分鐘后靜置排液，包覆粒子在幾分鐘內便可漂浮到液體的表層，而下層則是透明的水溶液，如此循環3～5次，之后抽濾，將濾餅在75～100℃真空干燥8～24小時。
2、 根據權利要求l所述的一種制備疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的方法，其特征在于所 述的第一步中的鎂鹽為可采用氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂。
3、 根據權利要求l所述的一種制備疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的方法，其特征在于所 述的第二步中的沉降劑可采用NH3 H20、 NaOH、 KOH、 Ca(OH)2。
4、 根據權利要求l所述的一種制備疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的方法，其特征在于所 述的第三步中的包覆劑可采用脂肪酸、不飽和脂肪酸、聚不飽和酸及其鹽，硅酸酯或離子型 和非離子型表面活性劑。
5、 根據權利要求l所述的一種制備疏松型針狀氫氧化鎂納米粒子的方法，其特征在于所 述的第四步中通入的氣體可為氮氣、氨氣或空氣。
全文摘要
本發明涉及一種針狀氫氧化鎂納米粒子的制備方法。具體步驟第一步，將鎂的可溶性金屬鹽配成0.1～4mol/l的溶液；第二步，按沉降劑的摩爾濃度與第一步中鹽溶液中金屬離子摩爾濃度之比為1～3∶1進行配制；第三步，包覆劑的濃度配成0.01～0.2mol/l的溶液；第四步，在通氣的條件下將一、二、三步得到的溶液同時加入到反應器中，溫度控制在10～25℃；第五步，用攪拌器在料筒內進行強力攪拌，停止攪拌后，泡沫狀的生成物在很短時間內可浮到水面，在溫度為10～25℃下靜置陳化8～14小時；第六步，洗滌時，將料桶內漂浮的粒子下面的溶液排盡，然后倒入去離子水或蒸餾水進行攪拌15～30分鐘后靜置排液，包覆粒子在幾分鐘內便可漂浮到液體的表層，而下層則是透明的水溶液，如此循環3～5次，之后抽濾，將濾餅在75～100℃真空干燥8～24小時。本發明具有設備、工藝簡單，易操作；設備小、占地小、成本低、維修方便；可連續式生產，生產過程綠色環保的優點。
文檔編號C01F5/22GK101549877SQ20091004337
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月13日 優先權日2009年5月13日
發明者劉躍軍, 闕永生 申請人:湖南工業大學