專利名稱：一種水合法制備阻燃型氫氧化鎂的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備阻燃型氫氧化鎂的生產方法，特別是一種水合法制備氫氧化鎂阻燃劑的方法。
背景技術：
阻燃劑氫氧化鎂具有特殊的結構要求，即顆粒表面極性小、粒子不易集聚或成團結塊，在非極性材料中具有很好的相容性和分散性。為此，一般需對常溫合成的氫氧化鎂進行水熱處理，促使生成比表面積小、晶型較好的氫氧化鎂。其次，為了制備純度高，反應過程中粒度和形貌易控的氫氧化鎂阻燃劑，一般都采用酸堿中和反應。第三，為了增加氫氧化鎂阻燃劑與高分子材料共相容性，對氫氧化鎂進行改型。也就是常溫合成，水熱處理和表面改性，三步法生產阻燃型氫氧化鎂。這使氫氧化鎂的生產工藝較復雜，生產成本高，因而很難工業化。目前也有使用一步法制備氫氧化鎂阻燃劑的，在醇水體系中，用鎂鹽和氨水制備氫 氧化鎂阻燃劑。雖然氫氧化鎂的制備方法在不斷改進，但是目前的這些制備工藝還存在許多問題，工藝流程復雜，大都采用酸堿中和反應，對環境污染嚴重，由于酸堿的腐蝕性等原因，使其設備投資大、生產效率低、生產成本高等因素影響其經濟效益。我國菱鎂礦資源豐富，總儲量約占世界總量的1/4。目前，已累計探明儲量31億t、居世界第一位。并且有很多優質菱鎂礦很少有資料介紹，將菱鎂礦煅燒得到的氧化鎂直接與水反應，生成氫氧化鎂，雖然張曉宇利用菱鎂礦煅燒后直接于水反應，但是反應時間過長，生產效率太低。其主要原因是氧化鎂受其活性的影響，反應速度慢，反應時間長，甚至很難完全轉化為氫氧化鎂，產品純度低。在菱鎂礦為原料水合法制備氫氧化鎂的研究中發現，水合法制備阻燃型氫氧化鎂有關鍵兩點第一，氧化鎂的活性要高，否則水合時間長，甚至氧化鎂不能完全轉化成氫氧化鎂。菱鎂礦煅燒制備氧化鎂，煅燒溫度和煅燒時間是影響其活性的關鍵，煅燒溫度低，活性高，但是分解速率慢，煅燒時間長；煅燒溫度高，分解速率快，時間短，但是其活性低。第二，當氧化鎂活性好時，水合速度快，在晶核成核初期就可能發生團聚，為了控制顆粒粒度，使反應中盡量均勻成核，采用低濃度，但是濃度太低，工業生產成本也會很高，如顆粒晶核粒度非常小，顆粒過濾困難，烘干后團聚嚴重，表觀粒度大，且不均勻，無法均勻添加到材料中。因此，本專利針對上述問題，做了大量研究工作，采用控制菱鎂礦粒度，在保證活性的前提條件下，適當提高煅燒溫度，縮短煅燒時間。在水合時，為了提高反應濃度，控制產品粒度、防止團聚和改變氫氧化鎂表面性質，本專利努力尋找合適的晶型控制劑和表面改性劑，通過控制加入量和加入時間，得到了粒度均勻，表面疏水的阻燃型氫氧化鎂。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種以我國優質菱鎂礦為原料，水合法制備阻燃型氫氧化鎂的方法。該方法的目的是通過以下技術方案實現的(I)將粒度小于2mm, MgCO3含量大于96%的菱鎂礦進行煅燒,煅燒溫度為630°C,煅燒時間為3h，將煅燒后的菱鎂礦粉碎至-0. 074mm。(2)將煅燒后-0. 074mm的菱鎂礦進行水合，水合反應時氧化鎂與去離子水之比，即液固比為15 : I 8 : 1，a水合反應前30min,使用高剪切乳化機進行攪拌， 攪拌速度為3400r/min 3600r/min，水合溫度為40°C，水合反應開始加入聚乙二醇和無水乙醇，聚乙二醇加入量為氧化鎂重量的2. 0% I. 3%,無水乙醇加入體積與氧化鎂重量的比值為6. 0ml/g 4. Oml/g ;b水合反應到30min時,將高剪切乳化機的攪拌速度調至1000r/min 800r/min,水合溫度為70°C，同時加入鈦酸酯偶聯劑和四氯化碳，鈦酸酯偶聯劑加入量為氧化鎂重量的2. 0% I. 5%,四氯化碳加入體積與氧化鎂重量的比值為0. 5ml/g 0. 3ml/g。(3)水合3小時后，將水合料漿進行過濾、烘干，得到阻燃型氫氧化鎂，烘干溫度為95。。。本發明即能保證菱鎂礦有較高的活性，同時煅燒時間還較短；本發明根據水合過程中的水化特點，在不同時期給水合反應提供不同的反應條件，在水合過程中實現了氫氧化鎂顆粒的成核、陳化和改性。不僅防止水合時顆粒團聚，還能使氫氧化鎂顆粒具有疏水性。本發明制備流程簡單，成本低，是高品位菱鎂礦制備高附加值阻燃型氫氧化鎂的有效方法。
具體實施方案方案一取粒度小于-2mm，MgCO3含量為98%的菱鎂礦200g，放入箱式電阻爐中進行煅燒，煅燒溫度為630°C，煅燒時間為3h，將煅燒后的菱鎂礦粉碎，用-0. 074mm的標準篩進行篩分，取篩下產物20g備用。將去離子水300ml倒入500ml燒杯中，再往燒杯中加入0. 4g聚乙二醇和120ml無水乙醇,將燒杯放入溫度為40°C的水浴鍋中進行水浴,使用高剪切乳化機對燒杯中的溶液進行快速攪拌，攪拌速度為3400r/min，然后把已制備好20g篩下物倒入燒杯中進行水合，開始計時。水合反應到30min時，將高剪切乳化機的攪拌速度調至800r/min,水合溫度調至70°C,然后加入鈦酸酯偶聯劑0. 4g和四氯化碳10ml。水合3小時后,將水合料漿進行真空過濾，將濾餅放入烘箱中進行干燥，烘干溫度為95°C，在烘箱中干燥2h后取出樣品，即為阻燃型氫氧化鎂。該實施方案可到結晶度好，表觀粒徑在0. 8 6 y m、平均粒徑I. 8 ii m、比表面積14m2/g、氫氧化鎂含量96%的阻燃型氫氧化鎂。方案二取粒度小于-2mm，MgCO3含量為98%的菱鎂礦200g，放入箱式電阻爐中進行煅燒，煅燒溫度為630°C，煅燒時間為3h，將煅燒后的菱鎂礦粉碎，用-0. 074mm的標準篩進行篩分，取篩下產物30g備用。將去離子水300ml倒入500ml燒杯中，再往燒杯中加入0. 45g聚乙二醇和135ml無水乙醇，將燒杯放入溫度為40°C的水浴鍋中進行水浴，使用高剪切乳化機對燒杯中的溶液進行快速攪拌，攪拌速度為3500r/min,然后把已制備好30g篩下物倒入燒杯中進行水合，開始計時。水合反應到30min時，將高剪切乳化機的攪拌速度調至900r/min,水合溫度調至70°C,然后加入鈦酸酯偶聯劑0. 48g和四氯化碳10. 8ml。水合3小時后，將水合料漿進行真空過濾，將濾餅放入烘箱中進行干燥，烘干溫度為95°C，在烘箱中干燥2h后取出樣品，即為阻燃型氫氧化鎂。該實施方案可到結晶度好，表觀粒徑在0. 8 7 y m、平均粒徑2. I Pm、比表面積15m2/g、氫氧化鎂含量96%的阻燃型氫氧化鎂。方案三取粒度小于-2mm，MgCO3含量為98%的菱鎂礦200g，放入箱式電阻爐中進行煅燒，煅燒溫度為630°C，煅燒時間為3h，將煅燒后的菱鎂礦粉碎，用-0. 074mm的標準篩進行篩分，取篩下產物37. 5g備用。將去離子水300ml倒入500ml燒杯中，再往燒杯中加入0. 875g聚乙二醇和150ml無水乙醇，將燒杯放入溫度為40°C的水浴鍋中進行水浴，使用高剪切乳化機對燒杯中的溶液進行快速攪拌，攪拌速度為3600r/min,然后 把已制備好37. 5g篩下物倒入燒杯中進行水合，開始計時。水合反應到30min時，將高剪切乳化機的攪拌速度調至1000r/min，水合溫度調至70°C，然后加入鈦酸酯偶聯劑0. 563g和四氯化碳11. 3ml。水合3小時后，將水合料漿進行真空過濾，將濾餅放入烘箱中進行干燥，烘干溫度為95°C，在烘箱中干燥2h后取出樣品，即為阻燃型氫氧化鎂。該實施方案可到結晶度好，表觀粒徑在0.8 7 u m、平均粒徑2. 3 y m、比表面積16m2/g、氫氧化鎂含量96%的阻燃型氫氧化鎂。
權利要求
1.一種水合法制備阻燃型氫氧化鎂的方法，該方法按如下步驟進行 a將粒度小于2mm, MgCO3含量大于96%的菱鎂礦進行煅燒,煅燒溫度為630°C,煅燒時間為3h，將煅燒后的菱鎂礦粉碎至-O. 074mm ； b將煅燒后-O. 074mm的菱鎂礦進行水合，水合反應時氧化鎂與去離子水之比，即液固比為15 : I 8 : I。
c水合3小時后，將水合料漿進行過濾、烘干，得到阻燃型氫氧化鎂，烘干溫度為95°C。
2.根據權利要求I所述的一種水合法制備阻燃型氫氧化鎂的方法，其特征在于a水合反應前30min，使用高剪切乳化機進行攪拌，攪拌速度為3400r/min 3600r/min，水合溫度為40°C，水合反應開始加入聚乙二醇和無水乙醇，聚乙二醇加入量為氧化鎂重量的2. 0% I. 3%，無水乙醇加入體積與氧化鎂重量的比值為6. 0ml/g 4. 0ml/g ；b水合反應到30min時,將高剪切乳化機的攪拌速度調至1000r/min 800r/min,水合溫度為70°C，同時加入鈦酸酯偶聯劑和四氯化碳，鈦酸酯偶聯劑加入量為氧化鎂重量的2.O % I. 5%,四氯化碳加入體積與氧化鎂重量的比值為O. 5ml/g O. 3ml/g。
全文摘要
本發明涉及一種以菱鎂礦為原料制備氫氧化鎂的方法，具體地說是將菱鎂礦進行煅燒，煅燒生成的氧化鎂粉碎至-0.074mm；粉碎產品進行水合，并使用高剪切乳化機進行攪拌，反應初期采用高剪切速度和低水合溫度，同時加入粒度控制劑，控制產品粒度；在反應中后期采用低攪拌速度和高水合溫度，同時加入改性劑，對產品進行改性，水合后對產品進行了過濾，烘干得到阻燃型氫氧化鎂。該方法可到結晶度好，表觀粒徑在0.8～7μm、平均粒徑1.8～2.3μm、比表面積14～16m2/g、氫氧化鎂含量大于95％的阻燃型氫氧化鎂。該方法流程簡單、反應溫度低、生產成本低。為我國優質菱鎂礦的高附加值開發利用開辟了一條新途徑。
文檔編號C09K21/02GK102774862SQ20121028731
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者劉國振, 印萬忠, 姜玉芝, 李麗霞, 李萌, 田力男, 白麗梅, 陳淼, 韓躍新 申請人:河北聯合大學