CN101187060B

CN101187060B - 针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O的制备方法

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Publication number: CN101187060B
Application number: CN2007100187107A
Authority: CN
Inventors: 任庆利
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: CN101187060A

Abstract

本发明公开一种针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备方法，所制备的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O用作电力电子设备的阻燃剂。针状组分包括：结晶氯化镁0.06mol/L-1.41mol/L，铝盐0.02mol/L-0.47mol/L，氢氧化钠0.3mol/L-4.5mol/L，碳酸钠0.094mol/L-1.368mol/L。片状组分在上述组分加入改性剂。其工艺步骤为先将结晶氯化镁、氢氧化钠溶于去离子水中，加热搅拌；再将铝盐、碳酸钠加入溶液中；反应中每隔20分钟加一次去离子水和氢氧化钠，反应时间为0.5-2小时；冷却至室温，水洗、过滤、干燥。所制备的针状纳米单晶体镁铝水滑石的晶体形态为：径10-20纳米，长60-130纳米；径25-80纳米，长200-500纳米。片状的晶体形态为：厚10-20纳米，径50-100纳米；厚20-30纳米，径60-200纳米。本发明的制备方法周期短，工艺简单，常压制备，适于工业化生产。

Description

针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O的制备方法

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备方法，用此方法制备的镁铝水滑石用于电力电缆、电子设备、电器设备等的护套或外壳阻燃剂，以及室内装修用吊顶等场合用的阻燃剂。

背景技术

预防火灾是现代社会安全的一个主题内容。随着科学技术的进步与发展，人们生活水平的提高，塑料、橡胶、合成纤维等高分子材料已广泛地被应用于建筑、交通运输、电工器材、宇航、采矿、日用家具及生活用品等各个方面。这些高分子材料制品绝大多数具有易燃或可燃等特点，尤其是当它们与电器组合在一起时，更易诱发火灾，给社会造成巨大的经济损失和人员伤亡。特别是在一些重要场合，如矿井、地铁、核电站、城市变电站、港口、车站、商场等人员聚集处，铺设含卤阻燃剂的电线、电缆是不合适的。原因是：传统的含卤阻燃剂的电缆护套，在强烈受热或燃烧时会析出卤化氢气体，所析出的卤化氢气体常能达到人的致命量，并对金属也会产生腐蚀作用。因此，基于对环境的保护和人类健康的关注，发展无毒、低烟、无卤的无机阻燃材料已成为阻燃材料的主要发展趋势。特别是欧盟的RoHS指令及WEEE指令在2003年颁布，并于2006年6月随后在一些国家执行后，阻燃剂及阻燃材料面临环保法规压力的挑战更是加剧。

镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，具有阻燃、消烟、填充等功能，是一种很有发展前景的高效、无卤、低烟、无毒的无机阻燃剂新品种。

天然的镁铝水滑石在全世界范围内非常有限，主要集中在乌拉尔山脉以及挪威的斯那鲁姆，通常以蛇纹石或尖晶石等变体形式存在。天然水滑石不是纯净的，它含有叶绿泥石和白云母，甚至一些意想不到的矿物如重金属。实践表明要想将这些杂质从水滑石中一一分离出去是不切实际的，因此人工合成的水滑石成了各种应用的首选。

从根本上讲，目前国内、外镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备，可归类为二步法和一步法。

I.二步法

(1)美国专利

Chanakya Misra和Plum Boro获准的美国专利“合成水滑石”(Chanakya M.，Plum B.“synthetic hydrotalcite”，United States Patent，No.4,904,457，1990)。

此方法的具体步骤为：

第一步，将碳酸镁(或天然菱镁矿(MgCO₃)和水镁石(Mg(OH)₂))在500～900℃高温下烧制成活性氧化镁；

第二步，将此活性氧化镁再与可溶性铝盐、碳酸钠在碱性环境下反应制得镁铝水滑石。

此方法的不足之处：

1)获得的镁铝水滑石的纯度直接受烧制成的活性氧化镁的活性大小的影响。如果烧制成的氧化镁的活性不好，甚至不能制备出镁铝水滑石；

2)必须为烧制氧化镁配备合适的烧结炉。而且，烧制成的氧化镁的活性直接受烧结时的炉温、炉腔内的温度均匀性、升温速率、保温时间等因素决定，这些因素中，如果有一项稍有控制不当，都会影响烧制成的氧化镁的活性，这样增加了整个制备工艺过程的复杂性和制备成本。

3)所得的镁铝水滑石的晶粒大小为微米级别的，具有高的孔隙率。

(2)日本专利

日本专利(特开昭5-5-140720“纤维状水滑石类化合物(hydrotalcite)及其制法”)。

此方法的具体步骤为：

第一步，一定量的离子卤水(氯化镁和氯化钙)中加入一定量的氧化镁，边搅拌边加热到90℃后停止加热。在室温(20℃)下放置70小时，使针状晶体析出，再对其加热到80℃，在此温度下经过30分种老化，然后过滤、水洗，得到Mg₃(OH)₂Cl·4H₂O；

第二步，将此Mg₃(OH)₂Cl·4H₂O悬浮在500毫升的水中，在强烈搅拌下，加入一定量的氯化铝并使其完全溶解，加热到60℃后加入一定量的碳酸钠(pH＝11.5)，保持约30分钟(平衡后pH＝10.2)。此后，冷却到室温进行过滤、水洗、脱水、干燥，X射线分析确认该干燥物为水滑石类化合物，其化学组成大致为Mg_0.8Al_0.2(OH)₂(CO₃)_0.1·0.52H₂O、或大致为Mg_0.75Al_0.25(OH)_1.9(CO₃)_0.12·0.47H₂O。用电子显微镜确定其长径比为30～70。

此方法的不足之处：

1)获得的镁铝水滑石，直接受必须制备的中间产物碱式氯化镁Mg₃(OH)₂Cl·4H₂O晶体的影响。如果制备得的碱式氯化镁Mg₃(OH)₂Cl·4H₂O晶体的晶体形态控制不好，甚至不能制备出镁铝水滑石或纤维状镁铝水滑石；

2)制备中间产物碱式氯化镁Mg₃(OH)₂Cl·4H₂O晶体的周期较长，需要三天，在三天内要控制Mg₃(OH)₂Cl·4H₂O结晶温度(室温)、空气湿度等，又要占用一定的制备器具和制备房间的空间，相对的增加了整个制备工艺过程的复杂性和制备成本。

3)本专利作者自己在其专利中明确说明：最终制备得的为水滑石类化合物，其化学组成大致为Mg_0.8Al_0.2(OH)₂(CO₃)_0.1·0.52H₂O、或大致为Mg_0.75Al_0.25(OH)_1.9(CO₃)_0.12·0.47H₂O(即：Mg₆Al₂(OH)_15.2(CO₃)_0.96·3.76H₂O)。根据JCPDS衍射卡22-700，其不是标准的镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O。

II.一步法

以北京化工大学提出的水滑石类化合物的制备方法为例，有

(1)单滴或双滴法

第一步，将一定量MgSO₄·7H₂O和Al₂(SO₄)₃·18H₂O溶于去离子水中配成混合盐溶液，将一定量NaOH和Na₂CO₃溶于去离子水中配成混合碱溶液，在电动搅拌机搅拌下，以0.2滴/秒的滴数将盐溶液滴至装有碱溶液的三口圆底烧瓶中，或将盐、碱溶液双滴至装有一定量去离子水的三口圆底烧瓶中，保证同时滴完

第二步，然后回流晶化6小时，抽滤，水洗至pH值小于8，70℃干燥24小时。

此方法的不足之处：

1)主要装置“三口圆底烧瓶”为易碎玻璃器皿，与“电动搅拌机”联合使用，增加了整个制备工艺过程的复杂性和危险性；

2)需要“回流晶化”，使整个制备工艺过程费时费力。

3)透射电镜(TEM)观测表明，单滴法所得镁铝水滑石的晶粒形状为椭圆形、晶粒尺寸分布较宽。

3)XRD分析表明，双滴法得到的铝水滑石XRD谱图的基线较高，说明所得镁铝水滑石产物的结晶度较差。透射电镜(TEM)观测表明，所得镁铝水滑石的晶粒形状为六角形、晶粒尺寸分布较宽。

(2)成核/晶化隔离法

第一步，将一定量MgSO₄·7H₂O和Al₂(SO₄)₃·18H₂O溶于去离子水中配成混合盐溶液，将一定量NaOH和Na₂CO₃溶于去离子水中配成混合碱溶液，在常温下同时迅速加入盛有一定量去离子水的全返混爆发式成核反应器中(如图1所示)，剧烈循环搅拌1分钟；

第二步，将反应液置于三口瓶中，在一定温度下回流晶化一段时间；或将反应液置于高压斧中在一定温度下，晶化一段时间，抽滤，水洗至pH值小于8，70℃干燥24小时。

此方法的不足之处：

1)需特制的“全返混爆发式成核反应器”和“恒温回流晶化工艺设备”，增加了整个制备工艺过程的复杂性，且费时费力，工艺成本增大。

2)当镁离子浓度较大时，在2θ＝29.68°(d＝0.301nm)处出现一杂晶相MgO的衍射峰，说明反应物浓度过高，导致分相。从而严重影响了制备得的镁铝水滑石的纯度。

3)透射电镜(TEM)观测表明，所得镁铝水滑石的晶粒形状为近似球状。此形状，对镁铝水滑石与聚合物进一步复合，制备镁铝水滑石/聚合物复合材料不利，因为球状，易于成为无机/有机复合材料拉伸以及断裂时的应力集中体。

发明内容

本发明的目的是提供一种针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石(化学组成为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)的制备方法，以解决现有技术中存在的上述问题，用本发明制备的镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O其晶体形态好、纯度高，用作阻燃剂其阻燃效果显著。

为实现上述目的，本发明提供的针状纳米单晶体镁铝水滑石制备方法，按摩尔浓度镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O由以下组分制备：

结晶氯化镁(MgCl₂·6H₂O) 0.06mol/L～1.41mol/L

铝盐 0.02mol/L～0.47mol/L

氢氧化钠(NaOH) 0.3mol/L～4.5mol/L

碳酸钠(Na₂CO₃) 0.094mol/L～1.368mol/L

本发明提供的片状纳米单晶体镁铝水滑石制备方法，按摩尔浓度镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O由以下组分制备：

结晶氯化镁(MgCl₂·6H₂O) 0.06mol/L～1.41mol/L

铝盐 0.02mol/L～0.47mol/L

氢氧化钠(NaOH) 0.3mol/L～4.5mol/L

碳酸钠(Na₂CO₃) 0.094mol/L～1.368mol/L

改性剂微量

根据镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的化学成分，上述组分中的结晶氯化镁MgCl₂·6H₂O提供镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O所需的镁离子，氢氧化钠NaOH提供所需的氢氧根离子，同时控制反应溶液的pH值，铝盐提供反应所需的铝离子，碳酸钠提供反应所需的碳酸根离子，改性剂用于控制镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O晶体的生长形状。改性剂可以是无机氧化物三氧化二铋、五氧化二钒、硫酸镍或四氯化锡，本发明优选三氧化二铋；改性剂可以为有机物十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、牛磺酸、胺基丙酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，本发明优选十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、牛磺酸、胺基丙酸、聚乙烯醇为改性剂。

其中：

三氧化二铋：其添加量为结晶氯化镁加入量的0.5％～1％(质量比)。

十二烷基硫酸钠：其添加量为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％(质量比)。

十六烷基三甲基溴化铵：其添加量为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％(质量比)。

胺基丙酸：其添加量为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％(质量比)。

聚乙烯醇：其添加量为结晶氯化镁加入量的0.05％～0.15％(质量比)。

牛磺酸：其添加量为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％(质量比)。

在上述的针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石制备组分中，铝盐优选为铝酸钠或结晶氯化铝或碳酸铝。

本发明将针状纳米单晶体镁铝水滑石的晶体形态控制在：

径：10～20纳米，长60～130纳米及

径：25～80纳米，长200～500纳米。

本发明将片状纳米单晶体镁铝水滑石的晶体形态控制在：

厚：10～20纳米，径50～100纳米及

厚：20～30纳米，径60～200纳米。

制备本发明的针状纳米单晶体镁铝水滑石的方法，其工艺过程依次由如下步骤组成：

[1]将结晶氯化镁、氢氧化钠溶解于去离子水中，加热搅拌2～5分钟；

[2]将铝盐、碳酸盐加入到[1]所述的溶液中；

[3]在反应过程中，每隔20分钟加一次去离子水和氢氧化钠，氢氧化钠的加入量相当于第一次加入量的20％，反应时间为0.5～2小时；

[4]冷却至室温，进行水洗、过滤、干燥，使pH值小于13。

制备片状纳米单晶体镁铝水滑石的方法基本与针状纳米单晶体镁铝水滑石相似，不同之处在工艺过程[2]步要加入改性剂。

本发明与现有技术相比较，具有如下特点；

1.本发明所制备的纳米晶体镁铝水滑石(化学组成为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)，能有效地控制纳米镁铝水滑石的针状、片状晶体形态，所制备的纳米单晶体镁铝水滑石，相组成稳定，借助超高倍透射电镜(最小分辨率为0.17纳米)确定其为纳米的单晶体，晶粒大小均匀、分散均匀，干燥前纳米单晶体镁铝水滑石在水溶液中分散性好。这就为进一步开发镁铝水滑石/聚合物纳米复合材料，提供了物质基础和广阔研发空间。

2.本发明提出的制备方法，从配料到反应完成，仅需2.5小时到3小时，与现有技术相比较，制备周期短，省时省力，整个工艺过程简单，常压下制备，不要求特殊设备，避免了水热法中对高压釜的要求，且所用原料充足廉价，完全适于工业化大生产。

3.从图4所示的改变反应溶液中原料的浓度(以[Mg²⁺]浓度为标示)，制备得的镁铝水滑石试样的XRD谱图可以看出，在以[Mg²⁺]浓度为标示的浓度从0.06mol/L到1.41mol/L的范围内，都得到了纯度大于99％的纳米单晶体镁铝水滑石试样。

4.如图4和图5所示，反应物的添加浓度，对制备出的镁铝水滑石纳米单晶体试样的纯度和晶粒大小几乎没有影响。通过加大反应物的总体浓度，可以提高生产针状、片状纳米单晶体镁铝水滑石的效率和降低成本。

5.用本发明所制备的镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，作阻燃剂具有无卤、低烟、无毒的特点，有利于环境的保护和人类健康，是一种很有发展前景的高效的无机阻燃剂新品种。

附图说明

图1现有技术全返爆发式成核反应器示意图

图2本发明的液相共沉淀法主设备示意图

图3液相共沉淀法工艺流程

图4以NaAlO₂为铝源为例，不同浓度制得的镁铝水滑石试样XRD谱图

图5以Al₂(CO₃)₃为铝源为例，不同浓度制得的镁铝水滑石试样的垂直于镁铝水滑石晶体的(003)晶面方向的晶粒大小

图6针状纳米晶体镁铝水滑石的放大4万倍的透射电镜(TEM)照片

图7为图6所示的针状纳米晶体镁铝水滑石的透射电镜(TEM)的电子衍射结果

图8针状晶体镁铝水滑石的放大8万倍的透射电镜(TEM)照片

图9为图8所示的针状纳米晶体镁铝水滑石的透射电镜(TEM)的电子衍射结果

图10-1添加了牛磺酸制备的片状纳米晶体镁铝水滑石的放大10万倍的透射电镜(TEM)照片

图10-2为对图10-1所看到的镁铝水滑石纳米晶体沿其片的厚度方向放大20万倍的透射电镜(TEM)照片

图10-3为对图10-1所看到的镁铝水滑石纳米晶体沿其片的面的方向放大50万倍的透射电镜(TEM)照片

图11添加了胺基丙酸制备得的片状纳米晶体镁铝水滑石的放大10万倍的透射电镜(TEM)照片

图12为图11所示的片状纳米晶体镁铝水滑石的透射电镜(TEM)的电子衍射结果

图13添加三氧化二铋制备得的片状纳米晶体镁铝水滑石试样的放大10万倍的透射电镜(TEM)照片

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步说明。

本发明制备镁铝水滑石的液相共沉淀法实验装置如图2所示。反应器1为一个敞口的不锈钢器皿，在反应器1中设有搅拌器4和温度计5，反应采用电炉3加热，2为石棉网。反应采用机械搅拌方式，搅拌速度在50～1000r·min^-1范围内连续可调。

根据图3所示的制备镁铝水滑石的液相共沉淀法典型工艺流程，制备镁铝水滑石的步骤为：

第一步，按各组分的摩尔将，摩尔将结晶氯化镁和氢氧化钠，溶解于去离子水中，在反应器1中边搅拌边加热2分钟～5分钟；加入去离子水的量根据制备镁铝水滑石的量的要求决定，一般大于500mL；如果反应水溶液太少，图2中的边加热边搅拌中的“搅拌器4”离反应器皿底的距离太近，容易蹭不锈钢皿底。反应温度：100℃；

第二步，在边搅拌边加热的同时，将铝盐和碳酸钠加入反应器皿1的溶液中；

第三步，反应每隔20分钟，加入一次去离子水和相当于最初刚开始氢氧化钠加入量的20％的氢氧化钠。去离子水加入量以补齐到刚开始最初的反应液面为准，反应0.5小时～2小时；

第四步，冷却到室温进行水洗、过滤、干燥。

水洗2次～3次，使pH值小于13；干燥温度在50℃～80℃选取。

上述工艺流程主要用于制备针状纳米单晶体镁铝水滑石(化学组成为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)阻燃剂。

制备片状纳米单晶体镁铝水滑石(化学组成为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)的工艺流程与制备针状镁铝水滑石基本相同，所不同的是，在加入铝盐、碳酸钠时，同时要加入改性剂，其干燥温度在90℃～100℃选取。

根据本发明的组分和工艺步骤，优选了以下13个实施例，对制备镁铝水滑石纳米单晶体做详细的说明：

(一)制备针状镁铝水滑石纳米单晶体实施例

实施方式例1：NaAlO₂[0.02M]，MgCl₂·6H₂O[0.06M]，NaOH[0.3M]，Na₂CO₃[0.094M]，去离子水溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得径：50纳米～80纳米，长：300～500纳米的针状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例2：NaAlO₂[0.32M]，MgCl₂·6H₂O[0.85M]，NaOH[3.7M]，Na₂CO₃[0.95M]，去离子水溶液体积：V_总＝1000ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得径：50纳米～80纳米，长：260～500纳米的针状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例3：AlCl₃·6H₂O[0.47M]，MgCl₂·6H₂O[1.41M]，NaOH[4.5M]，Na₂CO₃[1.368M]，去离子水溶液体积：V_总＝1000ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得径：30纳米～60纳米，长：200～320纳米的针状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例4：AlCl₃·6H₂O[0.23M]，MgCl₂·6H₂O[0.69M]，NaOH[3M]，Na₂CO₃[0.79M]，去离子水溶液体积：V_总＝1000ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得径：40纳米～60纳米，长：220～350纳米的针状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例5：AlCl₃·6H₂O[0.02M]，MgCl₂·6H₂O[0.06M]，NaOH[0.3M]，Na₂CO₃[0.094M]，去离子水溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得径：25纳米～60纳米，长：200～400纳米的针状镁铝水滑石纳米单晶体。

对本实施例所制备的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O进行透射电镜(TEM)观测，结果参见图6和图7，从放大4万倍的图6所看到的针状镁铝水滑石为长约为200nm～400nm的纳米级的单晶体。

实施方式例6：Al₂(CO₃)₃[0.01M]，MgCl₂·6H₂O[0.06M]，NaOH[0.3M]，Na₂CO₃[0.094M]，去离子水，溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得径：10纳米～20纳米，长：60～130纳米的针状镁铝水滑石纳米单晶体。

对本实施例所制备的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O进行透射电镜(TEM)观测，结果参见图8和图9。图9为采用日本电子株式会社(JECL)JEM-3010型点分辨率为0.17纳米、最高放大倍数150万倍的超高倍透射电子显微镜，对图8中所看到的针状镁铝水滑石纳米晶体所作的电子衍射结果。显然，从放大8万倍的图8所看到的针状镁铝水滑石长约为60nm～130nm，其一根一根，为纳米级的单晶体。

(二)片状镁铝水滑石纳米单晶体实施例

实施方式例7：铝酸钠[0.0346M]，结晶氯化镁[0.1M]，氢氧化钠[0.50M]，碳酸钠[0.15M]，聚乙烯醇0.009克，去离子水溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：10纳米～20纳米，径：50纳米～100纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例8：铝酸钠[0.02M]，结晶氯化镁[0.06M]，氢氧化钠[0.3M]，碳酸钠[0.094M]，牛磺酸(0.203克)，去离子水溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：20纳米～30纳米，径：60～200纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体。参见图10-1至图10-3。

图10-1为采用JEM-3010型点分辨率为0.17nm、最高放大倍数150万倍的超高倍透射电子显微镜，获得的添加了牛磺酸制备的镁铝水滑石试样的透射电镜(TEM)照片。显然，从放大10万倍的图10-1所看到的直径约为60～200nm的片状镁铝水滑石纳米晶体，其一片一片，分散均匀。图10-2为对图10-1所看到的镁铝水滑石纳米晶体沿其片的厚度方向放大20万倍的透射电镜(TEM)照片，显然，从放大20万倍的图10-2中能看到镁铝水滑石的层状结构，且层的走向一致。图10-3为对图10-1所看到的镁铝水滑石纳米晶体沿其片的面的方向放大50万倍的透射电镜(TEM)照片，显然，从放大50万倍的图10-3中能看到镁铝水滑石晶体晶面上的点点纹理，且走向一致，这是镁铝水滑石的基本层上的羟基八面体中填隙的镁离子与铝离子。

实施方式例9：碳酸铝[0.01M]，结晶氯化镁[0.06M]，氢氧化钠[0.3M]，碳酸钠[0.094M]，聚乙烯醇(0.018克)，去离子水溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：10纳米～20纳米，径：50纳米～100纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例10：碳酸铝[0.0164M]，结晶氯化镁[0.098M]，氢氧化钠[0.49M]，碳酸钠[0.15M]，十二烷基硫酸钠(0.1克)，去离子水溶液体积：V_总＝500ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：20纳米～30纳米，径：80纳米～150纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例11：NaAlO₂[0.47M]，结晶氯化镁[1.41M]，氢氧化钠[4.5M]，碳酸钠[1.368M]，十六烷基三甲基溴化铵1.2克，去离子水溶液体积：V_总＝1000ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：20纳米～30纳米，径：70～200纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体。

实施方式例12：铝酸钠[0.36M]，结晶氯化镁[1.15M]，氢氧化钠[4.5M]，碳酸钠[1.22M]，胺基丙酸1.2克，去离子水溶液体积：V_总＝1000ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：10纳米～20纳米，径：50～120纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体；其晶体形状参见图11和图12。

显然，从放大10万倍的图11所看到片状镁铝水滑石纳米晶体，其直径约为50～100nm。图12为采用JEM-3010型点分辨率为0.17nm、最高放大倍数150万倍的超高倍透射电子显微镜，对图11所看到的直径约为50～100nm的片状镁铝水滑石纳米晶体所作的电子衍射结果。其一片一片，为纳米级的单晶体。

实施方式例13：铝酸钠[0.36M]，结晶氯化镁[1.15M]，氢氧化钠[4.5M]，碳酸钠[1.22M]，三氧化二铋1.17克，去离子水溶液体积：V_总＝1000ml。反应温度：100℃；反应时间：2小时。获得厚：15纳米～30纳米，径：50～140纳米的片状镁铝水滑石纳米单晶体，参见图13。显然，从放大10万倍的图13看到的片状镁铝水滑石纳米晶体，其直径约为50～140nm。

Claims

1.一种针状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备方法，按摩尔浓度，所述针状纳米单晶体镁铝水滑石由以下组分制备：

其特征在于：制备针状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的工艺过程包括如下步骤：

[2]将铝盐、碳酸钠加入到[1]所述的溶液中；

[4]冷却至室温，进行水洗、过滤、干燥，使PH值小于13。

2.一种片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备方法，其特征在于按摩尔浓度，所述片状纳米单晶体镁铝水滑石由以下组分制备：

以及改性剂三氧化二铋、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、胺基丙酸、聚乙烯醇或牛磺酸中的一种，

其中：

三氧化二铋：其添加量按质量比为结晶氯化镁加入量的0.5％～1％；

十二烷基硫酸钠：其添加量按质量比为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％；

十六烷基三甲基溴化铵：其添加量按质量比为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％；

胺基丙酸：其添加量按质量比为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％；

聚乙烯醇：其添加量按质量比为结晶氯化镁加入量的0.05％～0.15％；

牛磺酸：其添加量按质量比为结晶氯化镁加入量的0.5％～2％。

3.根据权利要求2所述的片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备方法，其特征在于片状纳米单晶体镁铝水滑石阻燃剂的晶体形态控制为：

厚10～20纳米，径50～100纳米及

厚20～30纳米，径60～200纳米。

4.根据权利要求2所述的片状纳米单晶体镁铝水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O的制备方法，其工艺过程包括如下步骤：

[2]将铝盐、碳酸钠和改性剂三氧化二铋、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、胺基丙酸、聚乙烯醇或牛磺酸中的一种加入到[1]所述的溶液中；

[4]冷却至室温，进行水洗、过滤、干燥，使PH值小于13。