CN101186320B - 一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，涉及用作阻燃剂的氢氧化铝粉体的表面化学改性处理方法。其特征在于其制备过程是将酸式镁盐溶液加入活性的超细氢氧化铝晶核和氢氧化钠或氧化铝生产过程中的母液中反应，在氢氧化铝表面形成氢氧化镁包覆层后，再经液固分离、洗涤、干燥、打散得到氢氧化铝镁复合粉体的。本发明方法制备的氢氧化铝通过在超细氢氧化铝表面化学沉积氢氧化镁，使氢氧化铝表面包覆一层致密的氢氧化镁，得到的复合阻燃剂平均粒径(d50＜2.5μm)，初始热分解温度＞255℃，高于纯氢氧化铝220℃的初始分解温度，有效地改善氢氧化铝的加工性能，拓宽其应用范围。

Description

一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法

技术领域

一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，涉及用作阻燃剂的氢氧化铝粉体的表面化学改性处理方法。

背景技术

氢氧化铝具有化学稳定性好、不产生有毒气体、消烟性能好等优点，且原料来源广泛，价格低廉，被认为是最有发展前途、环境友好的无机阻燃剂。但由于氢氧化铝初始热分解温度较低(205℃～220℃)，在橡塑及热固性树脂等有机聚合物材料加工过程中易发生受热分解放出水蒸汽(当加工时间较长时，氢氧化铝甚至在190℃左右时就已发生热分解)，产生发泡现象，对制品机械性能和外观造成不利影响，制约了氢氧化铝在橡胶、工程塑料及热固性树脂中的使用。

氢氧化镁是一种白色固体粉末，折光率和密度均与氢氧化铝相近。氢氧化镁的热分解温度高，初始分解温度为340℃，490℃时完全分解，能与多种成分复配，而且具有抗酸性，能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体，是一种环境友好型的绿色阻燃剂。氢氧化镁分解温度比氢氧化铝高100℃以上，抑烟性能优于氢氧化铝，具有良好的阻燃和消烟效果，也是一种重要的无机阻燃剂。

氢氧化镁是一种性能优良、符合无卤化填充要求、极具发展前景的环境友好无机阻燃剂，在发达国家无机阻燃剂已逐步替代了溴系等对环境造成危害的阻燃剂。但由于目前国内阻燃级氢氧化镁的生产技术尚未成熟，设备投资大，生产效率低，生产成本相对较高，在阻燃行业的应用还无法推广开。目前国内能够生产阻燃级氢氧化镁的厂家极少，年生产能力也较小，而且生产的氢氧化镁仅仅是经过表面改性的无定形颗粒，产品产量和质量都远远满足不了市场的需求。阻燃级氢氧化镁主要依靠进口，价格高，限制了该产品在国内的应用。

通过化学方法对氢氧化铝表面进行化学改性，制备出兼有氢氧化铝和氢氧化镁优点的氢氧化铝镁复合阻燃材料，将有利于扩大氢氧化铝的使用范围，提高最终制品的成品率和质量，增加氢氧化铝的产品附加值和市场用量。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能有效解决氢氧化铝在使用过程中存在的热分解温度低的问题，充分发挥氢氧化铝和氢氧化镁的协同阻燃优势的制备具有高热稳定性的氢氧化铝镁复合阻燃剂的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于其制备过程是将酸式镁盐溶液加入活性的超细氢氧化铝晶核和氢氧化钠或氧化铝生产过程中的分解母液反应，在氢氧化铝表面形成氢氧化镁包覆层后，再经液固分离、洗涤、干燥、打散得到氢氧化铝镁复合粉体的。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的氧化铝生产过程中的母液为烧结法生产的铝酸钠精液分解后所得的铝酸钠母液，母液中所含氢氧化钠的浓度为2mol/L-8mol/L。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的酸式镁盐为氯化镁或硫酸镁或硝酸镁。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在其制备过程是将活性的超细氢氧化铝晶核加入氢氧化钠溶液和酸式镁盐溶液反应的。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于反应过程使用的酸式镁盐经过除有害浮游物杂质过程，除杂过程是先将工业酸式镁盐用软水配成0.5mol/L-5mol/L的溶液，再采用膜孔径为0.1～1.0微米的氧化铝质或氧化锆质无机陶瓷微滤膜对镁盐溶液进行净化的。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于反应过程使用的氢氧化钠溶液经去除有害浮游物杂质过程，除杂过程为先用软水将工业氢氧化钠配成4mol/L-8mol/L的溶液，再采用膜孔径为0.1～1.0微米的氧化铝质或氧化锆质无机陶瓷微滤膜对工业氢氧化钠溶液进行净化。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的活性的超细氢氧化铝为新生成的超细氢氧化铝晶核，反应时将晶核滤饼与母液、软水配成浆体，浆体中氢氧化铝的固含为50～300g/L，氢氧化钠与氢氧化铝质量比＝0.07～0.42。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的超细氢氧化铝晶核平均粒径小于2μm。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述活性的超细氢氧化铝晶核为氢氧化铝干粉与含有0.5mol/L-8mol/L氢氧化钠溶液于65℃～98℃下反应20～60分钟，使氢氧化铝表面活化后的氢氧化铝晶核。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述酸式镁盐的溶液浓度为0.5mol/L-5mol/L，反应所需的镁盐量按氢氧化钠与氢镁离子的摩尔量比＝2±0.05∶1进行计算。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的将酸式镁盐溶液加入活性的超细氢氧化铝晶核和氧化铝生产过程中的母液中反应时的酸式镁盐溶液是采用计量泵滴入的，滴加时间为0.5-6小时，反应温度为65℃-98℃。

本发明的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，以新生成的具有高化学活性的湿超细氢氧化铝为晶核，以氢氧化钠或氧化铝生产过程中的母液和酸式镁盐为反应原料，通过控制化学反应速率，使氧氧化镁均匀地沉积在氢氧化铝晶核上，在氢氧化铝表面包覆一薄层热分解温度较高的氢氧化镁，从而有效提高氢氧化铝的热稳定性。

本发明方法制备的氢氧化铝通过在超细氢氧化铝表而化学沉积氢氧化镁，使氢氧化铝表面包覆一层致密的氢氧化镁，得到的复合阻燃剂平均粒径(d50＜2.5μm)，初始热分解温度＞255℃，高于纯氢氧化铝220℃的初始分解温度，有效地改善氧氧化铝的加工性能，拓宽其应用范围。

附图说明

图1为本发明有方法的工艺流程图。

具体实施方式

一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其制备过程是将酸式镁盐溶液加入活性的超细氢氧化铝晶核和氧化铝生产过程中的母液中反应，在氢氧化铝表面形成氢氧化镁包覆层后，将经液固分离、洗涤、干燥、打散得到氢氧化铝镁复合粉体的。其具体的操作步骤为：

(1)将工业酸式镁盐(氯化镁或硫酸镁或硝酸镁)用软水分别配成溶液，之后用氧化铝质或氧化锆质的微滤膜进行过滤，滤液用作制备铝镁复合阻燃剂的原料；若采用工业氢氧化钠代替母液作为反应原料，则也需将工业氢氧化钠用软水配成适当浓度的溶液，之后用氧化铝质或氧化锆质的微滤膜进行过滤，滤液用作制备铝镁复合阻燃剂的原料；

(2)从铝酸钠溶液中分解得到超细氢氧化铝浆体采用带式过滤机或板框压滤机进行液固分离后得到超细氢氧化铝湿滤饼，将超细氢氧化铝滤饼放入玻璃钢或不锈钢槽中，根据氢氧化钠与氢氧化铝质量比(0.07～0.42)，加入一定体积的含有浓度为1mol/L-8mol/L氢氧化钠的母液(或直接用步骤1所述的处理后氢氧化钠溶液)，之后加入适量的软水，使氢氧化铝浆体的固含为50-300g/L，充分搅拌，使氢氧化铝全部悬浮；

(3)采用蠕动泵按一定的加料速度往步骤2所述的浆体内加入镁盐溶液，酸式镁盐溶液浓度为0.5mol/L-4mol/L，加入量根据母液中氢氧化钠与镁盐的摩尔比来确定(镁离子的摩尔数与氢氧化钠的摩尔数之比为1∶2±0.05)；

(4)使氢氧化钠与滴入的酸式镁盐在50-95℃下发生进行化学反应，镁盐溶液的滴加时间为0.5-4小时；

(5)酸式镁盐滴加完毕后，继续反应30-60分钟，之后在80℃-95℃下陈化1-4小时，之后将浆体进行液固分离；

(6)液固分离后所得的滤饼用70℃以上的热软水洗涤2-3次，洗去可溶性杂质，洗水量约10-40m³水/吨铝镁复合粉体，洗涤后的滤饼在85℃-150℃下烘干，干燥后产品用球磨机球磨或打散机分散得到本发明的产品。

(7)也可采用超细氢氧化铝干粉体代替新生成的氢氧化铝滤饼，为了提高氢氧化铝干粉的反应活性，可将超细氢氧化铝滤饼放入玻璃钢或不锈钢槽中，根据氢氧化钠与氢氧化铝质量比(0.07～0.42)，加入一定体积的含有浓度为1mol/L-8mol/L氢氧化钠的母液，之后加入适量的软水，使氢氧化铝浆体的固含为50-300g/L，充分搅拌，使氢氧化铝全部悬浮，之后在65℃～95℃下反应20～60分钟，再重复步骤3、4、5、6可得到所需产品。

实施例1

采用湿滤饼、烧结法母液和氯化镁为原料制备高热稳定性铝镁复合阻燃剂

平均粒度为1.5μm超细氢氧化铝湿滤饼17Kg(含水率40％)，放入200L的不锈钢反应槽中，氢氧化钠与氢氧化铝质量比为0.07，加入8.92升含有浓度为2mol/L氢氧化钠的母液，之后加入86.3升的软水，氢氧化铝浆体固含约为100g/L，充分搅拌，使氢氧化铝全部悬浮，升温到70℃，通过温控仪使槽中的温度稳定在70℃左右，将6L浓度为1.5mol/L的工业氯化镁溶液(氯化镁溶液经过氧化铝陶瓷微滤膜净化)按0.05L/分钟的加料速度加入到不锈钢槽中，氯化镁溶液全部滴加完毕后，继续在此温度下反应1小时后，并在85℃下陈化4小时。之后将浆体采用板框压滤进行液固分离，分离后的滤饼在不锈钢槽中加入20L软水，在70℃下搅拌洗涤30分钟，然后再过滤，滤饼洗涤2次后再经过过滤、烘干和打散后得到复合阻燃剂产品。激光粒度仪分析检测其平均粒径为1.67μm.，差热分析结果表明其初始热分解温度为257℃。

实施例2

采用湿滤饼、烧结法母液和硝酸镁为原料制备高热稳定性铝镁复合阻燃剂

从铝酸钠溶液分解后的超细氢氧化铝采用带式过滤机进行液固分离，得到平均粒度为1.5μm超细氢氧化铝湿滤饼25Kg(含水率40％)，放入200L的不锈钢反应槽中，加入13.1升含有浓度为6mol/L氢氧化钠的母液，氢氧化钠与氢氧化铝质量比为0.21，之后加入36.9升的软水，氢氧化铝浆体固含为250g/L，充分搅拌，使氢氧化铝全部悬浮，升温到90℃，通过温控仪使槽中的温度稳定在90℃左右，将19.65L浓度为2mol/L的硝酸镁溶液(硝酸镁溶液经过氧化铝陶瓷微滤膜净化)按0.655L/分钟的加料速度加入到不锈钢槽中，氯化镁溶液全部滴加完毕后，继续在此温度下反应1小时后，并在95℃下陈化1小时。之后将浆体采用板框压滤进行液固分离，分离后的滤饼在不锈钢槽中加入20L软水，在90℃下搅拌洗涤30分钟，然后再过滤，滤饼洗涤2次后再经过过滤、烘干和打散后得到复合阻燃剂产品。激光粒度仪分析检测其平均粒径为1.85μm.，差热分析结果表明其初始热分解温度为259℃。

实施例3

采用氢氧化铝干粉、工业氢氧化钠和硫酸镁为原料制备高热稳定性铝镁复合阻燃剂

将工业氢氧化钠用软水配成8mol/L的溶液30升，将工业硫酸镁溶液配成4mol/L的溶液30升，之后依次用膜孔径为1微米的氧化铝质陶瓷微滤膜过滤，得到的滤液用作制备氢氧化铝镁复合阻燃剂的反应原料。将平均粒度为1.8μm超细氢氧化铝干粉20Kg，放入200L的不锈钢反应槽中，加入过滤后工业氢氧化钠(浓度为8mol/L)26.25升，氢氧化钠与氢氧化铝质量比为0.42。之后加入40.4升的软水，氢氧化铝浆体的固含为300g/L，充分搅拌，使氢氧化铝全部悬浮，升温到85℃，通过温控仪使槽中的温度稳定在85℃左右，在此温度下搅拌30分钟，使氢氧化铝表面在氢氧化钠的作用下活化。之后将26.25L浓度为4mol/L的工业硫酸镁溶液(硫酸镁溶液经过氧化铝陶瓷微滤膜净化)，按0.109L/分钟的加料速度用蠕动泵加入到不锈钢槽中，硫酸镁溶液全部滴加完毕后，继续在此温度下反应1小时后，并在85℃下陈化2小时。之后将浆体采用板框压滤进行液固分离，分离后的滤饼在不锈钢槽中加入25L软水，在90℃下搅拌洗涤30分钟，然后再过滤，滤饼洗涤2次后再经过过滤、烘干和打散后得到复合阻燃剂产品。激光粒度仪分析检测其平均粒径为2.15μm.，差热分析结果表明其初始热分解温度为262℃。

Claims (4)

1.一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于其制备过程是将酸式镁盐溶液加入活性的平均粒径小于2μm的超细氢氧化铝晶核和氢氧化钠或氧化铝生产过程中的母液中反应，在氢氧化铝表面形成氢氧化镁包覆层后，将经液固分离、洗涤、干燥、打散得到氢氧化铝镁复合粉体；所述的酸式镁盐为氯化镁或硫酸镁或硝酸镁；所述活性的超细氢氧化铝晶核为氢氧化铝干粉与含有0.5mol/L-8mol/L氢氧化钠溶液于65℃～98℃下反应20～60分钟，使氢氧化铝表面活化后的氢氧化铝晶核。

2.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于反应过程使用的酸式镁盐经过除有害浮游物杂质过程，除杂过程是先将工业酸式镁盐用软水配成0.5mol/L-5mol/L的溶液，再采用膜孔径为0.1～1.0微米的氧化铝质或氧化锆质无机陶瓷微滤膜对镁盐溶液进行净化的。

3.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述酸式镁盐的溶液浓度为0.5mol/L-5mol/L，反应所需的镁盐量按氢氧化钠与镁离子的摩尔量比＝2±0.05∶1进行计算。

4.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝镁复合阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的将酸式镁盐溶液加入活性的超细氢氧化铝晶核和氧化铝生产过程中的母液中反应时的酸式镁盐溶液是采用计量泵滴入的，滴加时间为0.5-6小时，反应温度为65℃-98℃。