針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mɡ6AI2(OH)16CO3·4H2O的制備方法

文檔序號：8182143閱讀：565來源：國知局

專利名稱：針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mɡ6AI2(OH)16CO3·4H2O的制備方法
技術領域：
本發明屬于化工材料技術領域，更具體地說，本發明涉及一種針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，用此方法制備的鎂鋁水滑石用于電力電纜、電子設備、電器設備等的護套或外殼阻燃劑，以及室內裝修用吊頂等場合用的阻燃劑。
背景技術：
預防火災是現代社會安全的一個主題內容。隨著科學技術的進步與發展，人們生活水平的提高，塑料、橡膠、合成纖維等高分子材料己廣泛地被應用于建筑、交通運輸、電工器材、宇航、采礦、日用家具及生活用品等各個方面。這些高分子材料制品絕大多數具有易燃或可燃等特點，尤其是當它們與電器組合在一起時，更易誘發火災，給社會造成巨大的經濟損失和人員傷亡。特別是在一些重要場合，如礦井、地鐵、核電站、城市變電站、港口、車站、
商場等人員聚集處，鋪設含鹵阻燃劑的電線、電纜是不合適的。原因是傳統的含鹵阻燃劑的電纜護套，在強烈受熱或燃燒時會析出鹵化氫氣體，所析出的鹵化氫氣體常能達到人的致命量，并對金屬也會產生腐蝕作用。因此，基于對環境的保護和人類健康的關注，發展無毒、
低煙、無鹵的無機阻燃材料已成為阻燃材料的主要發展趨勢。特別是歐盟的RoHS指令及 WEEE指令在2003年頒布，并于2006年6月隨后在一些國家執行后，阻燃劑及阻燃材料面臨環保法規壓力的挑戰更是加劇。
鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20，具有阻燃、消煙、填充等功能，是一種很有發展前景的高效、無鹵、低煙、無毒的無機阻燃劑新品種。
天然的鎂鋁水滑石在全世界范圍內非常有限，主要集中在烏拉爾山脈以及挪威的斯那魯姆，通常以蛇紋石或尖晶石等變體形式存在。天然水滑石不是純凈的，它含有葉綠泥石和白云母，甚至一些意想不到的礦物如重金屬。實踐表明要想將這些雜質從水滑石中一一分離出去是不切實際的，因此人工合成的水滑石成了各種應用的首選。
從根本上講，目前國內、外鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)i6C03'4H20的制備，可歸類為二步法和一步法。I . 二步法 (1)美國專利
Chanakya Misra和Plum Boro獲準的美國專利"合成水滑石"(Chanakya M., Plum B. "synthetic hydrotalcite" ， United States Patent, No.4，904,457,1990)。
此方法的具體步驟為
第一步，將碳酸鎂(或天然菱鎂礦(MgC03)和水鎂石(Mg(OH)2))在500 90(TC高溫下燒制成活性氧化鎂；
第二步，將此活性氧化鎂再與可溶性鋁鹽、碳酸鈉在堿性環境下反應制得鎂鋁水滑石。此方法的不足之處
1) 獲得的鎂鋁水滑石的純度直接受燒制成的活性氧化鎂的活性大小的影響。如果燒制成的氧化鎂的活性不好，甚至不能制備出鎂鋁水滑石；
2) 必須為燒制氧化鎂配備合適的燒結爐。而且，燒制成的氧化鎂的活性直接受燒結時的爐溫、爐腔內的溫度均勻性、升溫速率、保溫時間等因素決定，這些因素中，如果有一項稍有控制不當，都會影響燒制成的氧化鎂的活性，這樣增加了整個制備工藝過程的復雜性和制備成本。
3) 所得的鎂鋁水滑石的晶粒大小為微米級別的，具有高的孔隙率。 (2)日本專利
日本專利(特開昭5-5-140720 "纖維狀水滑石類化合物(hydrotalcite)及其制法")。此方法的具體步驟為
第一步，一定量的離子鹵水(氯化鎂和氯化鈣)中加入一定量的氧化鎂，邊攪拌邊加熱到9(TC后停止加熱。在室溫(2(TC)下放置70小時，使針狀晶體析出，再對其加熱到 8(TC，在此溫度下經過30分種老化，然后過濾、水洗，得到Mg3(OH)2Cl*4H20;
第二步，將此Mg3(OH)2Cl，4H2O懸浮在500毫升的水中，在強烈攪拌下，加入一定量的氯化鋁并使其完全溶解，加熱到60'C后加入一定量的碳酸鈉(pH=11.5)，保持約30分鐘(平衡后pH40.2)。此后，冷卻到室溫進行過濾、水洗、脫水、干燥，X射線分析確認該干燥物為水滑石類化合物，其化學組成大致為Mgo.8Ala2(OH)2 (C03) ai*0.52H2O、或大致為Mgo.75Alo,25(OH;h.9 (C03) ai2'0.47H2O。用電子顯微鏡確定其長徑比為30 70。此方法的不足之處
1) 獲得的鎂鋁水滑石，直接受必須制備的中間產物堿式氯化鎂Mg3(OH)2Cl，4H20晶體的影響。如果制備得的堿式氯化鎂Mg3(OH)2ClMH20晶體的晶體形態控制不好，甚至不能制備出鎂鋁水滑石或纖維狀鎂鋁水滑石；
2) 制備中間產物堿式氯化鎂Mg3(OH)2ClMH20晶體的周期較長，需要三天，在三天內要控制Mg3(OH)2ClMH20結晶溫度(室溫)、空氣濕度等，又要占用一定的制備器具和制備房間的空間，相對的增加了整個制備工藝過程的復雜性和制備成本。
3) 本專利作者自己在其專利中明確說明最終制備得的為水滑石類化合物，其化學組成大致為Mga8Ala2(OH)2 (C03) ai'0.52H2O、或大致為MgcusAlo^OH)!" (C03) ai2'0.47H2O
(即:Mg6Al2(OH)152 (C03) ,'3.76H20)。根據JCPDS衍射卡22 — 700，其不是標準的鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20。
II. 一步法
以北京化工大學提出的水滑石類化合物的制備方法為例，有 (1)單滴或雙滴法
第一步，將一定量MgS04*7H20和Al2 (S04) 3，18H20溶于去離子水中配成混合鹽溶液，將一定量NaOH和Na2C03溶于去離子水中配成混合堿溶液，在電動攪拌機攪拌下，以0.2 滴/秒的滴數將鹽溶液滴至裝有堿溶液的三口圓底燒瓶中，或將鹽、堿溶液雙滴至裝有一定量去離子水的三口圓底燒瓶中，保證同時滴完
第二步，然后回流晶化6小時，抽濾，水洗至pH值小于8， 7(TC干燥24小時。此方法的不足之處
1) 主要裝置"三口圓底燒瓶"為易碎玻璃器皿，與"電動攪拌機"聯合使用，增加了整個制備工藝過程的復雜性和危險性；
2) 需要"回流晶化"，使整個制備工藝過程費時費力。
3)透射電鏡(TEM)觀測表明，單滴法所得鎂鋁水滑石的晶粒形狀為橢圓形、晶粒尺寸分布較寬。
3) XRD分析表明，雙滴法得到的鋁水滑石XRD譜圖的基線較高，說明所得鎂鋁水滑石產物的結晶度較差。透射電鏡(TEM)觀測表明，所得鎂鋁水滑石的晶粒形狀為六角形、
晶粒尺寸分布較寬。
(2)成核/晶化隔離法
第一步，將一定量MgS04，7H20和Al2 (S04) 3*181120溶于去離子水中配成混合鹽溶液，將一定量NaOH和Na2C03溶于去離子水中配成混合堿溶液，在常溫下同時迅速加入盛有一定量去離子水的全返混爆發式成核反應器中(如圖l所示)，劇烈循環攪拌l分鐘；
第二步，將反應液置于三口瓶中，在一定溫度下回流晶化一段時間；或將反應液置于高壓斧中在一定溫度下，晶化一段時間，抽濾，水洗至pH值小于8， 7(TC干燥24小時。
此方法的不足之處
1) 需特制的"全返混爆發式成核反應器"和"恒溫回流晶化工藝設備"，增加了整個制備工藝過程的復雜性，且費時費力，工藝成本增大。
2) 當鎂離子濃度較大時，在2 0=29.68° (d=0.301nm)處出現一雜晶相MgO的衍射峰，說明反應物濃度過高，導致分相。從而嚴重影響了制備得的鎂鋁水滑石的純度。
3) 透射電鏡(TEM)觀測表明，所得鎂鋁水滑石的晶粒形狀為近似球狀。此形狀，對鎂鋁水滑石與聚合物進一步復合，制備鎂鋁水滑石/聚合物復合材料不利，因為球狀，易于成為無機/有機復合材料拉伸以及斷裂時的應力集中體。

發明內容
本發明的目的是提供一種針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石(化學組成為 Mg6Al2(OH)16C03 4H20)的制備方法，以解決現有技術中存在的上述問題，用本發明制備的鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 ，4H20其晶體形態好、純度高，用作阻燃劑其阻燃效果顯著。
為實現上述目的，本發明提供的針狀納米單晶體鎂鋁水滑石制備方法，按摩爾濃度鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20由以下組分制備
結晶氯化鎂(MgCl2*6H20) 0.06mol/L 1.41mol/L 鋁鹽 0.02mol/L 0.47mol/L 氫氧化鈉(NaOH) 0.3mol/L 4.5mol/L 碳酸鈉(Na2C03) 0.094mol/L 1.368mol/L
本發明提供的片狀納米單晶體鎂鋁水滑石制備方法，按摩爾濃度鎂鋁水滑石 Mg6Al2(OH)16C03 4H20由以下組分制備
結晶氯化鎂(MgCl2*6H20) 0.06mol/L 1.41mol/L
鋁鹽 0.02mol/L 0.47mol/L 氫氧化鈉 (NaOH) 0.3mol/L 4.5mol/L 碳酸鈉(Na2C03) 0.094mol/L 1.368mol/L
改性劑微量
根據鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 ，4H20的化學成分，上述組分中的結晶氯化鎂MgCl2 6H20提供鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20所需的鎂離子，氫氧化鈉NaOH提供所需的氫氧根離子，同時控制反應溶液的pH值，鋁鹽提供反應所需的鋁離子，碳酸鈉提供反應所需的碳酸根離子，改性劑用于控制鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20晶體的生長形狀。改性劑可以是無機氧化物三氧化二鉍、五氧化二釩、硫酸鎳或四氯化錫，本發明優選三氧化二鉍；改性劑可以為有機物十二烷基硫酸鈉、十六垸基三甲基溴化銨、牛磺酸、胺基丙酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，本發明優選十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、牛磺酸、胺基丙酸、聚乙烯醇為改性劑。
其中
三氧化二鉍其添加量為結晶氯化鎂加入量的0.5% 1% (質量比)。十二垸基硫酸鈉其添加量為結晶氯化鎂加入量的0.5% 2% (質量比)。十六垸基三甲基溴化銨其添加量為結晶氯化鎂加入量的0.5% 2% (質量比)。胺基丙酸其添加量為結晶氯化鎂加入量的0.5% 2% (質量比)。聚乙烯醇其添加量為結晶氯化鎂加入量的0.05% 0.15% (質量比)。牛磺酸其添加量為結晶氯化鎂加入量的0.5% 2% (質量比)。
在上述的針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石制備組分中，鋁鹽優選為鋁酸鈉或結晶氯化鋁或碳酸鋁。
本發明將針狀納米單晶體鎂鋁水滑石的晶體形態控制在
徑10 20納米，長60 130納米及徑25 80納米，長200 500納米。
本發明將片狀納米單晶體鎂鋁水滑石的晶體形態控制在
厚10 20納米，徑50 100納米及厚20 30納米，徑60 200納米。
制備本發明的針狀納米單晶體鎂鋁水滑石的方法，其工藝過程依次由如下步驟組成 [1]將結晶氯化鎂、氫氧化鈉溶解于去離子水中，加熱攪拌2 5分鐘； [2]將鋁鹽、碳酸鹽加入到[l]所述的溶液中；在反應過程中，每隔20分鐘加一次去離子水和氫氧化鈉，氫氧化鈉的加入量相當于
第一次加入量的20%，反應時間為0.5 2小時；冷卻至室溫，進行水洗、過濾、干燥，使pH值小于13。
制備片狀納米單晶體鎂鋁水滑石的方法基本與針狀納米單晶體鎂鋁水滑石相似，不同之
處在工藝過程[2]步要加入改性劑。
本發明與現有技術相比較，具有如下特點；
1. 本發明所制備的納米晶體鎂鋁水滑石(化學組成為Mg6Al2(OH)l6C03 4H20)，能有
效地控制納米鎂鋁水滑石的針狀、片狀晶體形態，所制備的納米單晶體鎂鋁水滑石,相組成穩定，借助超高倍透射電鏡(最小分辨率為0.17納米)確定其為納米的單晶體，晶粒大小均勻、分散均勻，干燥前納米單晶體鎂鋁水滑石在水溶液中分散性好。這就為進一步開發鎂鋁水滑石/聚合物納米復合材料，提供了物質基礎和廣闊研發空間。
2. 本發明提出的制備方法，從配料到反應完成，僅需2.5小時到3小時，與現有技術相比較，制備周期短，省時省力，整個工藝過程簡單，常壓下制備，不要求特殊設備，避免了水熱法中對高壓釜的要求，且所用原料充足廉價，完全適于工業化大生產。
3. 從圖4所示的改變反應溶液中原料的濃度(以[Mg^]濃度為標示)，制備得的鎂鋁水滑石試樣的XRD譜圖可以看出，在以[Mg"]濃度為標示的濃度從0.06mol/L到1.41mol/L的范圍內，都得到了純度大于99%的納米單晶體鎂鋁水滑石試樣。
4. 如圖4和圖5所示，反應物的添加濃度，對制備出的鎂鋁水滑石納米單晶體試樣的純度和晶粒大小幾乎沒有影響。通過加大反應物的總體濃度，可以提高生產針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石的效率和降低成本。
5. 用本發明所制備的鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)MC03，4H20，作阻燃劑具有無鹵、低煙、無毒的特點，有利于環境的保護和人類健康，是一種很有發展前景的高效的無機阻燃劑新品種。

圖1現有技術全返爆發式成核反應器示意圖
圖2本發明的液相共沉淀法主設備示意圖圖3液相共沉淀法工藝流程
圖4以NaA102為鋁源為例，不同濃度制得的鎂鋁水滑石試樣XRD譜圖圖5以Ab(C03)3為鋁源為例，不同濃度制得的鎂鋁水滑石試樣的垂直于鎂鋁水滑石晶體的(003)晶面方向的晶粒大小
圖6針狀納米晶體鎂鋁水滑石的放大4萬倍的透射電鏡(TEM)照片
圖7為圖6所示的針狀納米晶體鎂鋁水滑石的透射電鏡(TEM)的電子衍射結果
圖8針狀晶體鎂鋁水滑石的放大8萬倍的透射電鏡(TEM)照片圖9為圖8所示的針狀納米晶體鎂鋁水滑石的透射電鏡(TEM)的電子衍射結果圖10-1添加了牛磺酸制備的片狀納米晶體鎂鋁水滑石的放大10萬倍的透射電鏡(TEM)
照片
圖10-2為對圖10-1所看到的鎂鋁水滑石納米晶體沿其片的厚度方向放大20萬倍的透射電鏡(TEM)照片
圖10-3為對圖10-1所看到的鎂鋁水滑石納米晶體沿其片的面的方向放大50萬倍的透射電鏡(TEM)照片
圖11添加了胺基丙酸制備得的片狀納米晶體鎂鋁水滑石的放大10萬倍的透射電鏡 (TEM)照片
圖12為圖ll所示的片狀納米晶體鎂鋁水滑石的透射電鏡(TEM)的電子衍射結果
圖13添加三氧化二鉍制備得的片狀納米晶體鎂鋁水滑石試樣的放大10萬倍的透射電鏡(TEM)照片
具體實施例方式
下面結合附圖和優選實施例對本發明作進一步說明。
本發明制備鎂鋁水滑石的液相共沉淀法實驗裝置如圖2所示。反應器1為一個敞口的不銹鋼器皿，在反應器1中設有攪拌器4和溫度計5，反應采用電爐3加熱，2為石棉網。反應采用機械攪拌方式，攪拌速度在50 1000r ' min"范圍內連續可調。
根據圖3所示的制備鎂鋁水滑石的液相共沉淀法典型工藝流程，制備鎂鋁水滑石的步驟
為
第一步，按各組分的摩爾將，摩爾將結晶氯化鎂和氫氧化鈉，溶解于去離子水中，在反應器1中邊攪拌邊加熱2分鐘 5分鐘；加入去離子水的量根據制備鎂鋁水滑石的量的要求決定，一般大于500mL;如果反應水溶液太少，圖2中的邊加熱邊攪拌中的"攪拌器4"離
反應器皿底的距離太近，容易蹭不銹鋼皿底。反應溫度IOO'C;
第二步，在邊攪拌邊加熱的同時，將鋁鹽和碳酸鈉加入反應器皿l的溶液中；
第三步，反應每隔20分鐘，加入一次去離子水和相當于最初剛開始氫氧化鈉加入量的 20%的氫氧化鈉。去離子水加入量以補齊到剛開始最初的反應液面為準，反應0.5小時 2 小時；
第四步，冷卻到室溫進行水洗、過濾、干燥。水洗2次 3次，使pH值小于13;干燥溫度在5(TC 80。C選取。上述工藝流程主要用于制備針狀納米單晶體鎂鋁水滑石(化學組成為 Mg6Al2(OH)16C03 4H20)阻燃劑。
制備片狀納米單晶體鎂鋁水滑石(化學組成為Mg6Al2(OH),6C03'4H20)的工藝流程與制備針狀鎂鋁水滑石基本相同，所不同的是，在加入鋁鹽、碳酸鈉時，同時要加入改性劑，其干燥溫度在90。C 10(TC選取。
根據本發明的組分和工藝步驟，優選了以下13個實施例，對制備鎂鋁水滑石納米單晶體做詳細的說明
(一)制備針狀鎂鋁水滑石納米單晶體實施例實施方式例1: NaA102
， MgCl2.6H20
， NaOH
， Na2C03
，去
離子水溶液體積V.e = 500ml。反應溫度IOO'C;反應時間2小時。獲得徑50納米
80納米，長300 500納米的針狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例2: NaAlO2
， MgCl2'6H20
, NaOH [3.7M], Na2C03
，
去離子水溶液體積V.s = 1000ml。反應溫度100°C;反應時間2小時。獲得徑50納米 80納米，長260 500納米的針狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例3: AlCl3'6H2O
， MgCl2.6H20[1.41M]， NaOH[4.5M]， Na2C03[1.368M],
去離子水溶液體積V6=1000ml。反應溫度100°C;反應時間2小時。獲得徑30納米 60納米，長200 320納米的針狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例4: AlCl3'6H2O
， MgCl2'6H20
， NaOH[3M]， Na2C03
，
去離子水溶液體積V總二1000ml。反應溫度100°C;反應時間2小時。獲得徑40納米
60納米，長220 350納米的針狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例5: A1C13'6H20
， MgCl2'6H20
， NaOH
， Na2C03
，
去離子水溶液體積V總二500ml。反應溫度IO(TC;反應時間2小時。獲得徑25納米
60納米，長200 400納米的針狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
對本實施例所制備的Mg6Al2(OH)16C03 4H20進行透射電鏡(TEM)觀測，結果參見圖6和圖7，從放大4萬倍的圖6所看到的針狀鎂鋁水滑石為長約為200nm 400nm的納米級的單晶體。
實施方式例6: Al2(CO3)3
， MgCl2'6H2O
， NaOH
， Na2C03
，
去離子水，溶液體積V總二500ml。反應溫度IOO'C;反應時間2小時。獲得徑10納
米 20納米，長60 130納米的針狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
對本實施例所制備的Mg6Al2(OH)16C03 4H20進行透射電鏡(TEM)觀測，結果參見圖8和圖9。圖9為采用日本電子株式會社(JECL)JEM-3010型點分辨率為0.17納米、最高放大倍數150萬倍的超高倍透射電子顯微鏡，對圖8中所看到的針狀鎂鋁水滑石納米晶體所作的電子衍射結果。顯然，從放大8萬倍的圖8所看到的針狀鎂鋁水滑石長約為60nm 130nm，其一根一根，為納米級的單晶體。
(二)片狀鎂鋁水滑石納米單晶體實施例
實施方式例7:鋁酸鈉
，結晶氯化鎂
，氫氧化鈉
，碳酸鈉
，聚乙烯醇0.009克，去離子水溶液體積V總二500ml。反應溫度IO(TC;反應時間2小時。獲得厚10納米 20納米，徑50納米 100納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例8:鋁酸鈉
,結晶氯化鎂
，氫氧化鈉
，碳酸鈉
，牛磺酸(0.203克)，去離子水溶液體積V總二500ml。反應溫度IOO"C;反應時間2小時。獲得厚20納米 30納米，徑60 200納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體。參見圖10-1 至圖10-3。
圖10-1為采用JEM-3010型點分辨率為0.17nm、最高放大倍數150萬倍的超高倍透射電
子顯微鏡，獲得的添加了牛磺酸制備的鎂鋁水滑石試樣的透射電鏡(TEM)照片。顯然，從放大10萬倍的圖10-1所看到的直徑約為60 200nm的片狀鎂鋁水滑石納米晶體，其一片一片，分散均勻。圖10-2為對圖10-1所看到的鎂鋁水滑石納米晶體沿其片的厚度方向放大20 萬倍的透射電鏡(TEM)照片，顯然，從放大20萬倍的圖10-2中能看到鎂鋁水滑石的層狀結構，且層的走向一致。圖10-3為對圖10-1所看到的鎂鋁水滑石納米晶體沿其片的面的方向放大50萬倍的透射電鏡(TEM)照片，顯然，從放大50萬倍的圖10-3中能看到鎂鋁水滑石晶體晶面上的點點紋理，且走向一致，這是鎂鋁水滑石的基本層上的羥基八面體中填隙的鎂離子與鋁離子。
實施方式例9:碳酸鋁[O.OIM]，結晶氯化鎂
，氫氧化鈉
，碳酸鈉
, 聚乙烯醇(0.018克)，去離子水溶液體積V.& = 500ml。反應溫度IO(TC;反應時間2小時。獲得厚10納米 20納米，徑50納米 100納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例10:碳酸鋁
，結晶氯化鎂
，氫氧化鈉
，碳酸鈉
，
十二烷基硫酸鈉(0.1克)，去離子水溶液體積V.e = 500ml。反應溫度IO(TC;反應時間
2小時。獲得厚20納米 30納米，徑80納米 150納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例lh NaAlO2
，結晶氯化鎂[1.41M]，氫氧化鈉[4.5M]，碳酸鈉[1.368M]，十六垸基三甲基溴化銨1.2克，去離子水溶液體積V.s=1000ml。反應溫度100°C;反應時間2小時。獲得厚20納米 30納米，徑70 200納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體。
實施方式例12:鋁酸鈉
，結晶氯化鎂[1.15M]，氫氧化鈉[4.5M]，碳酸鈉[1.22M]，胺基丙酸1.2克，去離子水溶液體積V,&=1000ml。反應溫度IO(TC;反應時間2小時。獲得厚10納米 20納米，徑50 120納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體；其晶體形狀參見圖11和圖12。
顯然，從放大IO萬倍的圖11所看到片狀鎂鋁水滑石納米晶體，其直徑約為50 100nm。圖12為采用JEM-3010型點分辨率為0.17nm、最高放大倍數150萬倍的超高倍透射電子顯微鏡，對圖11所看到的直徑約為50 100nm的片狀鎂鋁水滑石納米晶體所作的電子衍射結果。其一片一片，為納米級的單晶體。
實施方式例13:鋁酸鈉
，結晶氯化鎂[1.15M]，氫氧化鈉[4.5M]，碳酸鈉[1.22M]，三氧化二鉍1.17克，去離子水溶液體積V.s = 1000ml。反應溫度100°C;反應時間2小時。獲得厚15納米 30納米，徑50 140納米的片狀鎂鋁水滑石納米單晶體，參見圖 13。顯然，從放大IO萬倍的圖13看到的片狀鎂鋁水滑石納米晶體，其直徑約為50 140nm。
權利要求
1.一種針狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O的制備方法，其特征在于按摩爾濃度，所述針狀納米單晶體鎂鋁水滑石由以下組分制備結晶氯化鎂0.06mol/L～1.41mol/L鋁鹽 0.02mol/L～0.47mol/L氫氧化鈉 0.3mol/L～4.5mol/L碳酸鈉0.094mol/L～1.368mol/L
2. —種片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其特征在于按摩爾濃度，所述片狀納米單晶體鎂鋁水滑石由以下組分制備結晶氯化鎂 0.06mol/L 1.41mol/L 鋁鹽 0.02mol/L 0.47mol/L 氫氧化鈉 0.3mol/L 4.5mol/L 碳酸鈉 0.094mol/L 1.368mol/L 改性劑微量
3. 根據權利要求1或2所述的針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20 的制備方法，其特征在于所述鋁鹽為鋁酸鈉或結晶氯化鋁或碳酸鋁。
4. 根據權利要求2所述的片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其特征在于改性劑為無機氧化物。
5. 根據權利要求2所述的片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其特征在于改性劑為改性有機物。
6. 根據權利要求1所述的針狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其特征在于針狀納米單晶體鎂鋁水滑石的晶體形態控制為徑；10~20納米，長60 130納米及徑；25~80納米，長200 500納米。
7. 根據權利要求2所述的片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其特征在于片狀納米單晶體鎂鋁水滑石阻燃劑的晶體形態控制為厚；10~20納米，徑50 100納米及厚；20~30納米，徑60-200納米。
8. 根據權利要求1所述的針狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其工藝過程包括如下步驟[1]將結晶氯化鎂、氫氧化鈉溶解于去離子水中，加熱攪拌2 5分鐘； [2]將鋁鹽、碳酸鈉加入到[l]所述的溶液中；[3]在反應過程中，每隔20分鐘加一次去離子水和氫氧化鈉，氫氧化鈉的加入量相當于第一次加入量的20%，反應時間為0.5 2小時；[4]冷卻至室溫，進行水洗、過濾、干燥，使PH值小于13。
9.制備權利要求2所述的片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16C03 4H20的制備方法，其工藝過程包括如下步驟[1]將結晶氯化鎂、氫氧化鈉溶解于去離子水中，加熱攪拌2 5分鐘； [2]將鋁鹽、碳酸鈉和改性劑加入到[l]所述的溶液中；[3]在反應過程中，每隔20分鐘加一次去離子水和氫氧化鈉，氫氧化鈉的加入量相當于第一次加入量的20%，反應時間為0.5~2小時；[4]冷卻至室溫，進行水洗、過濾、干燥，使PH值小于13。
全文摘要
本發明公開一種針狀、片狀納米單晶體鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O的制備方法，所制備的Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O用作電力電子設備的阻燃劑。針狀組分包括結晶氯化鎂0.06mol/L-1.41mol/L，鋁鹽0.02mol/L-0.47mol/L，氫氧化鈉0.3mol/L-4.5mol/L，碳酸鈉0.094mol/L-1.368mol/L。片狀組分在上述組分加入改性劑。其工藝步驟為先將結晶氯化鎂、氫氧化鈉溶于去離子水中，加熱攪拌；再將鋁鹽、碳酸鈉加入溶液中；反應中每隔20分鐘加一次去離子水和氫氧化鈉，反應時間為0.5-2小時；冷卻至室溫，水洗、過濾、干燥。所制備的針狀納米單晶體鎂鋁水滑石的晶體形態為徑10-20納米，長60-130納米；徑25-80納米，長200-500納米。片狀的晶體形態為厚10-20納米，徑50-100納米；厚20-30納米，徑60-200納米。本發明的制備方法周期短，工藝簡單，常壓制備，適于工業化生產。
文檔編號C30B29/10GK101187060SQ200710018710
公開日2008年5月28日申請日期2007年9月20日優先權日2007年9月20日
發明者任慶利申請人:西安電子科技大學

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