專利名稱：一種用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，尤其是用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，屬于化學技術領域。
背景技術：
氫氧化鎂粉體材料作為無機、抑煙、無毒阻燃劑，在高聚物阻燃領域中廣泛應用， 適用于PP、PE、EVA、PVC、三元乙丙胺及不飽和聚酯等高分子材料的阻燃和消煙。它具有熱穩定性好、無毒、不揮發、不產生腐蝕性氣體、發煙量少、不產生二次污染等特點，是低煙無鹵阻燃劑體系的主要品種。隨著高分子材料工業應用的飛速發展及環保要求越來越高，市場對無機阻燃劑要求是越來越大，現在銷量最大的是氫氧化鋁，但氫氧化鎂與它相比具有熱穩定性好、可促進基材成炭等優點，因此在阻燃市場上有取代氫氧化鋁的趨勢，市場前景非常可觀。阻燃級氫氧化鎂作為填充型的阻燃劑與普通氫氧化鎂、環保用氫氧化鎂、醫藥級氫氧化鎂不同，它要求阻燃級氫氧化鎂要具有晶型規則、表面極性弱、比表面積小、分散性好、與高分子材料相容性好等特點。否則，在與高分子材料加工過程中遇到困難而無法作為阻燃劑使用。我國是鎂資源大國，尤其是西部鹽湖中鎂資源儲量巨大。內蒙古、新疆、青海、西藏等四大湖區中鹽湖均為富鎂鹽湖，其中鎂資源比較集中的地區分布于青海柴達木盆地。青海湖的鎂鹽總量即37億噸，其中察爾汗鹽湖氫氧化鎂儲量超過15億噸，居世界第二位。但是，由于長期以來鹽湖資源開發主要集中在鉀、鋰、硼等資源，對鎂資源的開發只停留在初級階段。其中利用鹽湖資源生產碳酸鋰的過程中，每生產1噸碳酸鋰副產10噸氧化鎂廢渣。 這不僅造成資源浪費，更主要是造成環境及鹽湖鹵水資源的嚴重污染。因此，在鹽湖的開發利用過程中，加強鹽湖鎂資源的技術研究，多途徑開發我國鎂系化合物是非常必要的，加快鎂產品的系列化、高附加值化是亟待解決的問題。碳酸鋰生產線副產物為氧化鎂廢渣及鹽酸，目前副產物鹽酸在碳酸鋰生產線上回收利用用于除去鹵水中的硼，也可以作為產品銷售。氧化鎂廢渣為白色固體顆粒狀產品，粒度約100目。主要成分為氧化鎂，其他的為硼酸鎂及酸不溶物等雜質，當前一般作為生產廢渣來處理，沒有回收利用，造成環境污染。氧化鎂廢渣為白色固體顆粒狀產品，粒度約100目。主要成分為氧化鎂，其他的為硼酸鎂及酸不溶物等雜質。
發明內容
本發明要解決的問題是針對以上不足，提供一種用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的方法。采用該方法制備氫氧化鎂，解決了碳酸鋰生產中廢渣的回收利用問題，減少了對環境的污染，充分利用了鋰、鎂資源。為解決以上問題，本發明采用以下技術方案一種用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特征在于所述制備方法為氧化鎂渣經除雜、研磨、篩分、水合反應、過濾、洗滌、干燥、表面改性工序，得到氫氧化鎂阻燃劑；
a、除雜工序為首先，向調配罐中加入自來水，然后投入氧化鎂渣攪拌得到漿料，氧化鎂的重量百分比濃度為20-30%，漿料經溢流槽、固液旋流分離器進行漂洗及旋流分離，除去漿料中漂浮的雜質及不溶于酸的顆粒；
b、研磨、篩分工序為將初步除雜后的漿料采用磨剝機研磨，然后經過漿料過篩處理， 除掉沙粒及燒結的氧化鎂，漿料的粒度控制在< 5 μ m ；
C、水合反應工序為在反應釜中進行，加入氫氧化鈉溶液，升溫至100-200°C，保溫時間3-8小時，漿料堿度控制在NaOH ( 2. 5mol/L，得到氫氧化鎂阻燃劑漿料，在以上條件下， 漿料水合堿度、溫度越高，比表面積越小，晶型越規則，產品品質越高。d、過濾、洗滌、干燥工序為將得到的氫氧化鎂阻燃劑漿料置于板框式壓濾機內進行過濾，得到濾餅和濾液，濾液為氫氧化鈉溶液，可以回收利用，調濃后可以用于除雜工序中，繼續用來調配反應前漿料的堿度，再將濾餅用水進行洗滌，主要是洗滌濾餅中含有的氫氧化鈉和氯離子，洗滌至濾液的PH值小于10，洗滌液回收用于除雜工序以調配漿料的堿度，然后采用閃蒸干燥機將濾餅進行干燥，干燥溫度140-160°C，出風溫度115-145°C，得到氫氧化鎂阻燃劑原粉；
e、表面改性處理工序為將得到的氫氧化鎂阻燃劑原粉和硅烷偶聯劑加入到高攪機中攪拌均勻，然后把溫度升高到60-100°C，保溫10-30分鐘，即可得到硅烷偶聯劑表面改性的氫氧化鎂阻燃劑產品。經過硅烷偶聯劑改性后，降低了產品表面極性，使氫氧化鎂由親水變為親油，從而提高了產品與聚合物的相容性。步驟a中得到的氧化鎂廢渣可以經過機械粉碎再次使用，步驟d中的洗滌液洗滌廢水呈堿性可以選擇鹵水進行中和，生成的氫氧化鎂可以用來制備氫氧化鎂阻燃劑。具體化學反應方程式如下 MgCHH2O= Mg(OH)2
Mg2B205+2Na0H+H20 =2Mg (OH) 2+2NaB02 YRSi (OX) 3+3H20 — YRSi (OH) S+3X0H YRSi(OH) 3+ Mg(OH)2 — YRSiO2 Mg 0H+2H20
YR代表的是有機官能團，可以是丙基、乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯酰氧基，OX代表的是可水解的基團，OX—般為甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基，YRSiA Mg OH是硅醇與氫氧化鎂發生反應脫掉兩個水而形成的硅氧烷。本發明采用以上技術方案，具有以下優點氧化鎂廢渣經除雜、研磨、篩分、水合反應、過濾、洗滌、干燥、表面改性工序，得到氫氧化鎂阻燃劑，除雜產生的廢渣可以再次粉碎作為原料使用，洗滌產生的排放廢水經處理得到的產物可以用來生產氫氧化鎂阻燃劑，整個生產過程實現零排放，減少了對環境的污染。硅烷偶聯劑與氫氧化鎂發生化學鍵合，從而得到表面極性弱、分散性好的氫氧化鎂阻燃劑。硅烷偶聯劑的分子結構中具有兩個活性官能團，一個是與硅原子聯接的官能團， 又稱無機端，另一個是與亞烷基聯接的官能團。無機端經水解后與氫氧化鎂界面反應，有機端則與有機界面進行作用，因而改進了復合材料組分間的作用。作為偶聯劑使用時，無機端首先水解形成硅醇，然后再與填料表面上的羥基反應。偶聯劑另一端的有機基則與樹脂反應，形成堅固的化學結合。從而改變了氫氧化鎂親水疏油的表面性質，降低了氫氧化鎂的表面極性，提高了其在聚合物基體中的分散性和相容性，從而提高了氫氧化鎂在聚合物產品加工中的機械性能和力學性能。下面結合實施例對本發明進行詳細說明。
具體實施例方式實施例1，一種用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的方法，氧化鎂渣經除雜、研磨、篩分、水合反應、過濾、洗滌、干燥、表面改性工序，得到氫氧化鎂阻燃劑；
a、除雜工序為首先，向調配罐中加入自來水，然后投入氧化鎂渣IOOg攪拌得到漿料， 氧化鎂的重量百分比濃度為20%，漿料經溢流槽、固液旋流分離器進行漂洗及旋流分離，除去漿料中漂浮的雜質及不溶于酸的顆粒；
b、研磨、篩分工序為將初步除雜后的漿料采用磨剝機研磨，然后經過漿料過篩處理， 除掉沙粒及燒結的氧化鎂，漿料的粒度控制在< 5 μ m ；
C、水合反應工序為在反應釜中進行，加入濃度為10. 5mol/L的氫氧化鈉溶液，調整漿料堿度為0. 2mol/L，升溫至100°C，保溫時間為池，得到氫氧化鎂阻燃劑漿料；
d、過濾、洗滌、干燥工序為將得到的氫氧化鎂阻燃劑漿料置于板框式壓濾機內進行過濾，得到濾餅和濾液，濾液為氫氧化鈉溶液，可以回收利用，調濃后可以用于除雜工序中，繼續用來調配反應前漿料的堿度，再將濾餅用自來水進行洗滌，主要是洗滌濾餅中含有的氫氧化鈉和氯離子，洗滌至濾液的PH值小于10，洗滌液回收用于除雜工序以調配漿料的堿度，然后采用閃蒸干燥機將濾餅進行干燥，干燥溫度140°C，出風溫度115°C，得到氫氧化鎂阻燃劑原粉；
e、表面改性處理工序為將得到的氫氧化鎂阻燃劑原粉和丙基硅烷偶聯劑加入到高攪機中，然后把溫度升高到100°C，保溫20分鐘，即可得到硅烷偶聯劑表面改性的氫氧化鎂阻燃劑產品。經過硅烷偶聯劑改性后，降低了產品表面極性，使氫氧化鎂由親水變為親油，從而提高了產品與聚合物的相容性。經檢測，所得氫氧化鎂阻燃劑的質量指標如下表
權利要求
1. 一種用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特征在于所述制備方法為氧化鎂渣經除雜、研磨、篩分、水合反應、過濾、洗滌、干燥、表面改性工序，得到氫氧化鎂阻燃劑；a、除雜工序為首先，向調配罐中加入自來水，然后投入氧化鎂渣攪拌得到漿料，氧化鎂的重量百分比濃度為20-30%，漿料經溢流槽、固液旋流分離器進行漂洗及旋流分離，除去漿料中漂浮的雜質及不溶于酸的顆粒；b、研磨、篩分工序為將初步除雜后的漿料采用磨剝機研磨，然后經過漿料過篩處理， 除掉沙粒及燒結的氧化鎂，漿料的粒度控制在< 5 μ m ；C、水合反應工序為在反應釜中進行，加入氫氧化鈉溶液，升溫至100-200°C，保溫時間3-8小時，漿料堿度控制在NaOH ( 2. 5mol/L，得到氫氧化鎂阻燃劑漿料；d、過濾、洗滌、干燥工序為將得到的氫氧化鎂阻燃劑漿料置于板框式壓濾機內進行過濾，得到濾餅和濾液，將濾餅用水進行洗滌，洗滌至濾液的PH值小于10，然后采用閃蒸干燥機將濾餅進行干燥，干燥溫度140-160°C，出風溫度115-145°C，得到氫氧化鎂阻燃劑原粉；e、表面改性處理工序為將得到的氫氧化鎂阻燃劑原粉和硅烷偶聯劑加入到高攪機中攪拌均勻，然后把溫度升高到60-100°C，保溫10-30分鐘，得到硅烷偶聯劑表面改性的氫氧化鎂阻燃劑產品。
全文摘要
本發明涉及一種用碳酸鋰副產物氧化鎂渣制備氫氧化鎂阻燃劑的方法，氧化鎂渣經除雜、研磨、篩分、水合反應、過濾、洗滌、干燥、表面改性工序，得到氫氧化鎂阻燃劑，除雜產生的廢渣可以再次粉碎作為原料使用，整個生產過程實現零排放，減少了對環境的污染，硅烷偶聯劑與氫氧化鎂發生化學鍵合，從而得到表面極性弱、分散性好的氫氧化鎂阻燃劑，無機端首先水解形成硅醇，然后再與填料表面上的羥基反應。偶聯劑另一端的有機基則與樹脂反應，形成堅固的化學結合。從而改變了氫氧化鎂親水疏油的表面性質，降低了氫氧化鎂的表面極性，提高了其在聚合物基體中的分散性和相容性，從而提高了氫氧化鎂在聚合物產品加工中的機械性能和力學性能。
文檔編號C09K21/02GK102408121SQ201110247139
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年3月4日
發明者劉建華, 盧海蛟, 吳亞紅, 姜明亮, 張文增, 王東, 王海泉, 逄奉建, 郝連慶 申請人:山東海龍股份有限公司