CN102149639A - 氢氧化镁 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了制造氢氧化镁的方法。

Description

氢氧化镁
技术领域
本发明涉及制造氢氧化镁(Mg(OH)2)的方法以及所述氢氧化镁的用途，特别是作为阻燃剂在如电缆等物品中的用途。
背景技术
氢氧化镁被广泛地用作阻燃剂。但是，天然氢氧化镁(水镁石)矿藏非常稀少并且经常受到纤维矿石的污染，纤维矿石中有一些(如石棉)会带来严重的健康风险。当前的合成形式的氢氧化镁较为昂贵，因此对于制造适合用作阻燃剂的氢氧化镁的替代且具成本效率的方法存在持续需求。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种制造氢氧化镁的方法，所述方法包括：
煅烧碳酸镁的矿源以形成氧化镁；和
使氧化镁在水中熟化；
如果所述碳酸镁的矿源还含有碳酸钙的矿源，则在于水中熟化之前将煅烧进行至形成少于约20重量％的氧化钙。
适当的碳酸镁的矿源包括白云石、菱镁矿、水菱镁矿和碳酸钙镁石。白云石是碳酸钙镁(CaMg(CO3)2)，而菱镁矿是MgCO3。水菱镁矿具有化学式Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O，而碳酸钙镁石具有化学式CaMg3(CO3)4。
同样地，本发明提供了一种制造氢氧化镁的方法，所述方法包括：
煅烧菱镁矿或水菱镁矿以形成氧化镁；和
使氧化镁在水中熟化。
本发明还提供了一种制造氢氧化镁的方法，所述方法包括：
煅烧白云石或碳酸钙镁石以形成氧化镁；和
使氧化镁在水中熟化；
并且其中在于水中熟化之前将煅烧进行至形成少于约20重量％的氧化钙。
熟化后，可以将氢氧化镁从水中分离出来并干燥。
根据本发明的另一个方面，可以将本发明的上述方面制得的氢氧化镁与一种或多种其他微粒状无机材料合并，从而形成适于与聚合物混合以形成填充聚合物的微粒状填充材料。
根据本发明的又一方面，本发明前述方面的方法可以包括还将氢氧化镁(可选的是与一种或多种其他微粒状无机材料混合的氢氧化镁)与聚合物混合以形成填充聚合物。
根据本发明的再一个方面，可以将填充聚合物成型为物品。适当的物件包括电气产品用鞘、涂层或外壳。
根据本发明的另一个方面，本发明的前述方面的方法可以还包括将氢氧化镁(可选的是与一种或多种其他微粒状无机材料混合的氢氧化镁)与阻燃性理想的不同于聚合物的材料混合，然后将其成型为如地板、工作台面和石膏板等物品。石膏板也可以称作墙板。
在其中形成少于约20重量％氧化钙的本发明的那些方面中，所述百分比系基于煅烧后存在的固体总重量。例如形成少于约15重量％的氧化钙；例如形成少于约10重量％的氧化钙。优选的是，煅烧后且于水中熟化前基本不形成氧化钙。例如，基于煅烧后存在的总固体，煅烧后存在约5重量％以下的氧化钙，优选少于约4重量％、例如少于约3重量％、例如少于约2重量％或少于约1重量％。这些量可以通过分析熟化产物中氢氧化钙的量来确定，因为熟化过程中所有氧化钙都转化为氢氧化钙。
用于确定熟化产物中氢氧化钙的适当方法是将差示扫描量热法和热重分析(DSC/TGA)联用。这种装置的实例为由德国Netzsch公司制造的STA409EP。
该分析使测试样品在空气中进行受控加热，所述受控加热在25℃～1200℃的范围内以10℃/分钟的速率进行。对通过煅烧和随后熟化白云石样品制得的材料进行试验，获得的输出结果的实例如图1所示。
参见图1，DSC曲线(粗线)在457.3℃的峰对应于氢氧化钙的热分解，所述热分解释放水。由TGA曲线(细线)算得分解过程所引起的质量损失为1.41重量％。
氢氧化钙的热分解的化学计量研究使得可以计算分解的理论质量损失。因此，在以下实例中，检测到的1.41重量％的质量损失对应于煅烧样品中存在4.39重量％的氧化钙。
Ca(OH)2→CaO+H2O
74g    →56g+18g
100％  →75.68％+24.32重量％.
具体实施方式
碳酸镁的来源
碳酸镁的适当来源包括如白云石、菱镁矿、水菱镁矿和碳酸钙镁石等矿石。白云石是碳酸钙镁(Ca.Mg(CO3)2)，而菱镁矿是MgCO3。水菱镁矿是水合碳酸镁矿并具有化学式Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O。碳酸钙镁石具有化学式CaMg3(CO3)4。
在煅烧之前，可以先将矿石用如颚式粉碎机等标准技术粉碎。然后可以使用已知技术研磨经粉碎的矿石，以提供例如通常小于约53μm的适当的粒径。适当的粉末化矿石可以通过商业方式获得。
在煅烧之前，可以先对经粉碎和经研磨(可选的)的矿石进行选矿。例如，可以对磨碎的微粒状矿石进行选矿，以改善其亮度和/或减少其矿物纤维的含量。这可以包括：将微粒状矿石分散在流体载体介质中以产生分散体；将所述分散体引入具有足够场强的磁场中以磁化微粒状矿石的含铁组分；将分散体从磁场中移出并将分散体置于充分靠近磁性或可磁化材料的位置，使分散体的所述含铁组分集中在所述磁性或可磁化材料的附近；然后将所述集中的含铁组分与分散体的其余部分分离。
流体载体可以是气体、液体或流动性固体。优选水性液体分散体。如上所述，如果需要，可以使用适当的分散剂。磁场可以通过任何适当的装置产生。例如，磁场可以通过电磁体、例如超导磁体产生。磁场可以具有大于约1特斯拉、例如大于约2特斯拉、例如大于约3特斯拉、例如大于约4特斯拉、例如小于约7特斯拉的场强。优选的是，磁场强度为约5特斯拉。这样的磁场具有能够磁化分散体中的可磁化颗粒的充分强度。磁化作用可以是永久的或暂时的作用。
分散的微粒状矿石可以在磁场中处于静态，也可以以流动的形式通过磁场。当采用流动系统时，流动可以以任何适当速率和任何适当方式发生。例如，可以使分散体以大于约10ml s-1、例如大于约15ml s-1、例如大于约20ml s-1、例如约25ml s-1的流速通过磁场。
适当的是，磁性或可磁化材料可以是任何适当类型和具有任何适当构造的铁磁材料。例如，所述铁磁材料可以包含铁、镍、钴或它们的任何组合。例如，所述铁磁材料可以是包含铁、镍、钴或它们的任何组合的合金。合金也可以包含其他材料，例如碳。优选的是，可以将铁磁材料形成为任何适合的设置，以与磁化的分散体接触，从而使得分散体中的磁化的颗粒通过磁力附着至铁磁材料。因此，可使分散体与铁磁材料之间具有较大接触表面积的设置特别受欢迎。例如，铁磁材料可以是具有单个网筛或筛孔或者多个网筛和/或筛孔的形式。例如，可以使用包含含有铁磁材料的颗粒(例如涂布有铁磁材料的颗粒，例如主要由铁磁材料构成的颗粒)的填充床。例如，可以将铁磁材料设置为细长的元件，其长度可以充分大于其最大横向尺寸。所述细长的元件可以具有例如编织、卷绕和/或排成一行等有序设置，也可以具有例如缠绕和/或缠结等无序设置。
将分散体设置在充分靠近磁性或可磁化材料的位置的步骤可以以静止或移动方式进行，所述分散体的含铁组分集中在磁性或可磁化材料附近。移动方式涉及分散体与磁性或可磁化材料的相对移动，二者不必各自都移动。优选的是，分散体移动而磁性或可磁化材料保持静止。优选的是，分散体与磁性或可磁化材料在容器或设备中直接接触。
在分散体的含铁组分已经如上所述集中之后，将含铁组分与分散体的其余部分分离。在上述优选设置中，贫铁分散体从附着于磁性或可磁化(例如铁磁体)材料的含铁组分上流走。
然后通过任何适当装置将含铁组分从铁磁材料上除去。磁化颗粒可以通过机械搅拌、通过热处理或通过将附着有磁化颗粒的铁磁材料与例如水等适当的洗液进行接触而除去。优选的是，磁化颗粒被暂时磁化，以使其在分散体与铁磁材料接触过程中附着于铁磁材料，而在接触完成后很容易地脱附。
可以将铁磁材料设置在任何适当的容器中。所述容器例如本身即由铁磁材料制成。容器可以设置有入口和出口，并根据需要设置有适当的阀和控制机构，以使选矿工序易于进行。例如，容器可以具有入口和出口。入口和/或出口可以设置有用于控制材料通过容器的流速的阀或其他装置。阀或其他装置可以适于遥控，例如通过电子或计算机控制设备来遥控。
适于改善亮度的其他选矿方法包括一次或多次洗涤、还原性漂白和氧化性漂白。
煅烧
可以使用已知的煅烧设备和技术来煅烧碳酸镁的矿源。当碳酸镁的矿源也包含碳酸钙的矿源(可作为碳酸钙镁存在，如白云石)时，优选这样进行煅烧工序：使碳酸钙的分解达到最低并且不形成或基本不形成氧化钙。虽然优选不形成氧化钙，但还是会产生少量氧化钙。所形成的氧化钙的总量可以为总固体煅烧产物的大约5重量％以下、优选少于约4重量％、更优选少于约2重量％。该受控煅烧可称作部分煅烧，并可由以下方程式1表示。第一步显示煅烧工序，第二步显示加入水时氧化镁转化为氢氧化镁的熟化步骤：
Ca·Mg(CO3)2→MgO+CaCO3+CO2→Mg(OH)2+CaCO3........(1)。
为使煅烧工序过程中碳酸钙不转化为氧化钙，或者仅存在少量氧化钙，煅烧通常在低于900℃、例如约850℃进行。可以参考使用例如差示扫描量热法(DSC)或热重分析(TGA)对白云石进行的热分析来选择精确的温度。所述分析指明了碳酸钙是否分解形成氧化钙。
当碳酸镁的矿源仅由或基本由碳酸镁构成时(例如菱镁矿)，适当的是煅烧步骤可以在约800℃进行。完全的煅烧工序以以下方程式(2)显示，包括氧化镁转化为氢氧化镁(水解)的熟化步骤：
MgCO3→MgO+CO2→Mg(OH)2.........(2)。
在煅烧之前，可将矿石研磨以防止形成聚集体。然后将经研磨的矿石装入耐火托盘中并送至适当的炉中。适当的煅烧炉包括回转煅烧炉、多膛煅烧炉和流化床煅烧炉。可将由DSC/TGA分析确定的优选煅烧温度用作矿石煅烧时长和煅烧温度的适当指导。在煅烧炉中的滞留时间应足以使碳酸镁进行煅烧，而不使或仅极小程度地使任何存在的碳酸钙转化为氧化钙。通常，在适当温度下于煅烧炉中的滞留时间为1小时左右。
熟化
煅烧完成后，可选的是，使用例如锤磨机或球磨机对煅烧产物进行干磨。进行所述研磨，使得粒径通常小于约53μm。在此可选的干磨过程中应尽量避免暴露于湿气。
通过与水接触，使经煅烧或部分煅烧的碳酸镁的矿源熟化。在熟化之前，优选的是尽量避免使煅烧产物暴露于湿气。熟化产物为氢氧化镁(Mg(OH)2)，有时称其为MDH(二氢氧化镁)。优选的是，熟化在不存在或基本不存在离子物种(即，离子物种的水平不高于其在水中的通常水平)的情况下进行。例如，熟化可以在不存在另外的氯化钙下进行。更具体而言，水可以含有少于5重量％的氯化钙。但是，为控制氢氧化镁晶体的形态，可以改变pH，例如通过在熟化过程中引入离子物种来进行。
为控制所获得的氢氧化镁的形态，在熟化工序过程中，可以改变pH、搅拌程度、温度、时长和悬浮液中固体的量中的任何一种或多种。理想的是，获得粒径为约5μm～10μm的六角形形态的离散颗粒。可以通过增加熟化发生时间及提高其发生的温度而获得优选的形态。对于与阻燃剂相关的应用，理想的是表面积为约1m2/g～10m2/g。用于测量表面积的适当技术是利用布鲁诺-埃梅特-特勒理论(BET)吸收氮气。用于该分析的适当的可商购实验室装置是由美国Micomeritics Inc.生产的Gemini设备。本发明人发现，如果表面积过高，则难以有效地将微粒状氢氧化镁并入聚合物中。通常，熟化过程中分散体的固体含量可以是总固体的约10重量％。
一旦氢氧化镁已经形成，则需要分离出因过度煅烧(over-calcination)而形成的任何所谓死烧(dead-bumed)或过烧的氧化镁。该氧化镁往往比氢氧化镁粗大。可以使用如筛分、离心或沉降等已知分离技术进行该分离。
可以通过脱水、挤压或过滤将晶体Mg(OH)2产物从水性悬浮液中分离，并在空气中干燥。
如果合适，在熟化过程中可以使用如三乙醇胺等铁螯合剂，以除去任何铁并提高Mg(OH)2的亮度。
可以研磨干燥的氢氧化镁。优选的是，进行所述研磨以仅使颗粒不再成块。
此处所用的用于粒径测量的激光散射测量法是公知的利用CILAS (CompagnieIndustrielle des Lasers)1064装置的粒径分析。CILAS装置通过使激光束穿过样品颗粒的稀释悬浮液并测量所获得的激光束衍射图案来确定样品的粒径分布。然后利用基于光学理论的数学算法(Fraunhofer)分析衍射图案以计算样品的粒径分布。CILAS 1064装置配备有湿取样工具和双激光检测系统，以便能够精确测量非常细小的颗粒。CILAS 1064装置通常可将粒径数据提供到小数点后两位。
氢氧化镁的用途
本发明制得的氢氧化镁适于用作各种应用中的填料。
可选的是，可将氢氧化镁与一种或多种其他微粒状无机材料合并，以提供适于用在聚合组合物中的微粒状无机填充材料。但是，氢氧化镁也可以是填充材料中所存在的唯一材料，特别是用于电缆中时。该填料优选以基本为干粉的形式提供使用。所述一种或多种其他微粒状材料可以适当地具有阻燃性，并以可阻燃的量与本发明的微粒状氢氧化镁一起提供。优选的这些组分包括磨碎的和沉淀的三羟基氧化铝(ATH)。优选的是，不存在氢氧化钙或其以极少量存在。例如，基于填充材料中的总固体，所存在的氢氧化钙的量可以少于约5重量％，例如少于约2重量％，例如少于约1重量％。
适当的是，包含氢氧化镁的微粒状无机填料可以以填充聚合物的约1重量％～约90重量％、例如约5重量％～约80重量％、例如约9重量％～约60重量％的量存在。填料优选以可阻燃的量存在于聚合物中，以提供例如适于用作电气产品用鞘、涂层或外壳的阻燃性聚合组合物。可将所述聚合组合物成型为物品。所述物品可以是电气产品用鞘、涂层或外壳，例如电缆的鞘组件。
聚合组合物可以通过混合组合物的各组分而形成，用于混合的所述聚合组分作为液体或微粒状固体而存在，并且可选的是为一种或多种聚合物前体。
关于涉及聚合组合物的形成的本发明的那些方面，聚合物包含任何天然或合成聚合物或其混合物。聚合物可以是例如热塑性的或热固性的。此处所用的术语“聚合物”包括均聚物和共聚物、共混物以及交联和/或缠结聚合物和如天然或合成橡胶等弹性体及其混合物。适当的聚合物的具体实例包括但不限于如聚乙烯和聚丙烯等任何密度的聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯酸物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、尼龙、聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)聚合物、聚氯乙烯、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)及其任何混合物，交联或非交联皆可。
用于聚合物组分的术语“前体”很容易为本领域技术人员所理解。例如，适当的前体可以包括下述物质中的一种或多种：单体、交联剂、包含交联剂和促进剂的固化体系、或它们的任何组合。
其他微粒状无机材料(若存在)可以例如选自含磷化合物(例如有机磷酸盐或五氧化二磷)、含硼化合物(例如硼酸和如硼酸钠、偏硼酸锂、四硼酸钠或硼酸锌等金属硼酸盐)、金属盐、金属氢氧化物(例如水铝矿、磨碎或沉淀的三羟基氧化铝(ATH)、其他合成氢氧化镁)、金属氧化物(例如二氧化铅、氧化锑)、其水合物(例如四硼酸钠十水合物)、原始或至少部分精炼形式的任何上述矿源、有机粘土(例如，如膨润土等蒙皂石粘土、如蒙脱石等蒙脱矿、滑石、叶蜡石(pyrophilite)、锂蒙脱石、蛭石、珍珠岩、皂石及其离子交换形式，适当的离子交换形式并入了选自季铵和烷基咪唑鎓离子的阳离子)、高岭土、其他非高岭土(例如H.van Olphen所著的《Clay Colloid Chemistry》(Interscience，1963)第6章所述的那些物质；更具体而言为下述物质中的一种或多种：伊利石；其他高岭石，如地开石、珍珠陶土和埃洛石；绿泥石；硅镁土和海泡石)，以及它们的任何组合，通常为硼酸、金属硼酸盐及其任何组合。其他组分包括钙、镁、铝和硅的氧化合物(或所述化合物的衍生物)，如氧化硅、硅酸盐和大理石。微粒状无机材料可以是天然存在的或合成的。微粒状无机材料可以选自但不限于下述矿物：氧化铝、石灰石、矾土、石膏、碳酸镁、碳酸钙(磨碎和/或沉淀的)、白云石、硅藻土、碳酸钙镁石、菱镁矿、勃姆石、坡缕石、水滑石和锂皂石(laponite)。
本发明制得的填充材料或聚合组合物可以包含一种或多种其他可选的阻燃组分和/或非阻燃组分，优选选自如卤代烃(例如卤代碳酸酯低聚物、卤代苯氧化物、卤代亚烷基-双-邻苯二甲酰亚胺(phthalidimide)和卤代二缩水甘油醚)等常规有机热猝灭剂(heat quencher)，可选的是与金属氧化物(例如氧化锑)和聚合物用常规添加剂一起使用，所述添加剂例如为颜料、着色剂、抗降解剂、抗氧化剂、抗冲击改性剂(例如核-壳式接枝聚合物)、填料(例如滑石、云母、硅灰石、玻璃或其混合物)、光滑剂(例如芥酸酰胺、油酰胺、亚油酰胺或硬脂酰胺)、偶联剂(例如硅烷偶联剂)、过氧化物、抗静电剂、矿物油、稳定剂、助流剂、脱模剂(例如金属硬脂酸盐，如硬脂酸钙和硬脂酸镁等)、成核剂、澄清剂及其任何组合。适当的是，所述组分的总用量为填充组分总重的约1重量％～约70重量％，更优选为约5重量％～约50重量％，例如达到约30重量％。
偶联剂(若存在)可起到辅助填料颗粒与聚合物粘合的作用。对于本领域技术人员而言适当的偶联剂是显而易见的。其实例包括有机硅烷或钛酸盐，如乙烯基三乙氧基硅烷、三-(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、乙烯基三乙酰基硅烷、四异丙基钛酸盐和四正丁基钛酸盐等。相对于总微粒状填料的重量，偶联剂的用量通常为约0.1重量％～约2重量％，优选为约1重量％。
本发明的聚合组合物的制备可以通过本领域中已知的任何适当混合方法完成，所述方法对于本领域技术人员而言是显而易见的。所述方法包括各组分或其前体的干混，以及以常规方式进行的后续处理。
对于热塑性聚合组合物，所述处理可以包括熔融混合，所述熔融混合在用于由组合物制造物品的挤出机中直接进行，或在如班伯里混合器等独立混合装置中预混。作为另外一种选择，可将各组分的干混物直接注塑成型而不进行预熔融混合。
当本发明制造的填充材料包含多于一种组分时，可以通过将其组分紧密地混合在一起而制备。然后在如上所述的处理之前，将所述填充材料与聚合物和任何所需添加组分进行适当的干混。
为制备交联或固化聚合组合物，适当的是，根据所用聚合物的性质和量，在适当的热、压力和/或光条件下使未固化组分或其前体的混合物与适当量的任何适当的交联剂或固化体系接触，以交联和/或固化聚合物。
为制备聚合时填充材料原位存在的聚合组合物，优选的是，根据所用的单体的性质和量，在适当的热、压力和/或光条件下使单体的混合物与任何所需的其他聚合物前体、填料和任何其他组分接触，以使单体与填充材料和其他组分原位聚合。
可以处理聚合组合物从而以任何适当方式成型为或将其并入商业物品。所述处理可以包括压缩成型、注塑成型、气体辅助注塑成型、压延、真空成型、热成型、挤出、吹塑成型、拉伸、旋压、成膜、层压、硫化或其任何组合。可以使用任何适当的设备，所述设备对于本领域技术人员而言是显而易见的。
可以由组合物形成的物品各种各样。实例包括电缆用鞘、涂布或覆盖有聚合组合物的电缆、以及电器(例如计算机、监视器、打印机、复印机、键盘、寻呼机、电话、手机、手持电脑、网络接口、压力通风系统和电视)用外壳和塑料组件。阻燃性工作表面(例如柜台操作面)也可以由本发明的阻燃性聚合组合物形成。可以由填充的非聚合物类组合物形成其他物品。例如，也可以制造用于键盘中的包含石膏的组合物。包含橡胶的适当物品包括用于地板(例如用于如铁路客车等运输装置中)、密封垫、软管中的那些物品。
适当的是，用于阻燃性电气组件的磨碎的氢氧化镁的粒径等级为小于106μm且大于38μm(-106μm+38μm)。适当的是，用于阻燃性柜台操作面的磨碎的氢氧化镁的粒径等级为小于53μm且大于38μm(-53μm+38μm)。
实施例
现在通过参考以下非限制性实施例来描述本发明。
为评价由自欧洲矿藏获得的Imerys白云石(Calcidol)和菱镁矿制备的氢氧化镁填料，进行了多项实验。矿物作为研磨产物提供，其中白云石的d50(由CILAS测量)为1.8μm，菱镁矿的d50为81.2μm。由白云石制备的氢氧化镁填料称为样品A，由菱镁矿制备的氢氧化镁填料称为样品B。
根据英国安全标准(BSS)2782第III部分320A-F测量拉伸性质(包括伸长率)。
根据ASTM 3801对3mm厚(除非另外指出)、125mm长和12.5mm宽的试样执行保险商实验室标准UL94可燃性测试协议。根据此测试协议，将试样以垂直位置夹住。使下端位于棉绒垫上方300mm处，并使用蓝色火焰20mm高的本生灯将其点燃。施加火焰10秒钟，并记录灼烧性质，即，火焰达到夹具所花费的时间(单位为秒)；聚合组合物是否在灼烧过程中滴落；棉绒垫是否被任何滴落的聚合物点燃；目视评估任何烧焦物的性质和强度；“V型评级”(根据试验方法的阻燃评级)。
根据英国标准2782第I部分方法141B：1986，对3mm厚、50mm长和6mm宽的试样进行极限氧指数(LOI)试验。该试验使用氧指数机，所述氧指数机测量流动的氧、氮混合物中氧的最低浓度，所述混合物恰好支持灼烧聚合物的有焰燃烧。试样以垂直位置夹在机器的玻璃罩内部，点燃，并由上向下灼烧。LOI以该氧浓度的方式来表达。
实施例1
将磨碎的矿石的样品装至由英国Skelmersdale的CGE制造的燃气窑中的耐火托盘中。煅烧的正确温度通过分析矿物的DSC/TGA分析确定。对于菱镁矿和白云石样品，适当的是在约850℃进行1小时的程序化周期。
在30分钟内将400g各样品的干煅烧给料添加至搅拌的不锈钢容器中的4升50℃水中，并通过电加热将温度保持为50℃。之后，筛选悬浮液以除去所有大于53μm的颗粒。使经筛选的悬浮液冷却并静置16小时(过夜)。然后倾析出澄清的上清液，并使用标准实验室布氏过滤设备真空过滤残留的(已变稠的)悬浮液。使用强迫通风烘箱将所获得的滤饼在80℃干燥至恒重。使用配备有0.12mm筛网的实验室Fritsch P14研磨机(pin mill)进行干燥后研磨。
将产物(即，由煅烧和熟化实验获得的填料)加载到聚合物中。所选择的聚合物为Escorene Ultra EVAgrade FL00119，其为乙酸乙烯酯(19％)与乙烯的共聚物。所述聚合物中的成分的相对量如下表1中所示。
表1
  组分   phr
  EVA树脂   100
  填料   160
  Irganox 1010   0.5
  A1100   1.6
其中phr为相对于100份树脂的份数。
Irganox 1010为商购自CIBA的抗氧化剂。
A1100为商购自GE Bayer Silicones的氨基硅烷偶联剂。
在BR型班伯里密炼机(Farrel Ltd，Rochdale，英国)中进行混配。混合方案如下所述。需使用足够多的化合物，以使混合物占据混合腔室体积的64％。
Figure BDA0000049516070000111
将来自该混配器的输出材料供给至加热至100℃的实验室双辊磨中，所述双辊磨用于将材料制成适当厚度的片材。
与氢氧化镁填料和并入样品A和样品B的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)组合物的各种性质相关的数据如表2和表3中所示。
表2
  样品A   样品B
  分解的TGA损失*(％)   8   20.4
  主分解峰的温度(℃)   382   417
  Fe2O3ppm   1600   1990
  比重(g/cc)   2.59   2.45
  水分(重量％)   0.2   0.2
  表面积(m2/g)   39.3   27.5
  紫度(Violet)   无   71.5
  黄度(Yel)   无   8.9
  CILAS d50 **(μm)   1.94   3.1
  CILAS d90(μm)   4.61   21.9
  CILAS d10(μm)   0.66   0.8
*TGA是因Mg(OH)2分解释放水而引起的质量损失，其在聚合物件中可潜在性灭火。
*由CILAS测量的参数d50是使用CILAS(Compagnie Industrielle de Lasers)1064或相应装置测量的中位或平均颗粒当量球径(esd)，也就是说，在该esd处有50体积％的颗粒的esd小于作为体积中径的d50值。
表3
  样品(在EVA中)   拉伸强度(MPa)   sd   屈服力(N)   sd   伸长率(％)   sd
  样品A   10.7   0.1   97.0   1.0   147   25
  样品B   10.3   0.0   88.0   0.5   108   7
其中sd为标准偏差。
对3mm厚的包含EVA的样品A和包含EVA的样品B进行UL94试验。对于包含EVA的样品B，结果指示V-0分级，其意味着无滴落且总灼烧时间少于50秒，并且每次点燃样品灼烧都不长于10秒。限制氧指数(LOI)为30.0，其中LOI为氧在氧与氮的流动混合物中的最低浓度，所述混合物将支持试样长于180秒的燃烧或大于50mm的灼烧。对于样品A，LOI为25.0，UL94试验未分级。这些结果表明，菱镁矿矿源提供了更适当的阻燃材料。
实施例2
通过以下方式制备阻燃性MDH填料(样品C)：在800℃煅烧碳酸镁(通过X射线衍射分析确定为95％纯)，随后在40℃熟化，然后进行简单的沉降步骤以提供精炼产物，其粒径分布中基本不存在大于20μm的颗粒。表4中将该填料的物理性质与市售水滑石矿(Hydrofy G2.5，由Nuova Sima获得)进行了比较。
表4
  市售水滑石   样品C
  分解的TGA损失*(％)   23.2   25.4
  表面积(m2/g)   7.0   22.4
  CILAS d50 **(μm)   5.7   2.5
  CILAS d90(μm)   24.6   7.9
  CILAS d99(μm)   43.0   14.0
  MgO(％)   56.3   64.6
  CaO(％)   6.5   1.8
  Fe2O3(ppm)   2560   2000
  Mn(ppm)   161   100
如图5所详示的，将样品C并入适用于电缆绝缘材料的阻燃性橡胶化合物(乙烯丙烯二烯单体)中。为进行比较，也制备了并入表4中的市售水滑石矿的对照化合物。
表5
  phr
  EPDM橡胶   70
  EVA树脂   30
  阻燃填料   185
  过氧化二异丙苯(40％活性)   9
  抗氧化剂(三甲基二氢喹啉)   1.1
  碳酸镁   10
  工艺用油(石蜡族矿物油)   5
使用开放式双辊磨混合这些化合物。通过于170℃在加热成型机中于压力下进行20分钟，制备交联成型试验片材。对于由试验片材切下的试样进行的机械和燃烧试验的结果如表6中所示。括号中的值为标准偏差。
表6
Figure BDA0000049516070000131
表4～表6中所提供的结果表明，与商购水滑石矿相比，根据本发明制备的MDH填料(样品C)提供了改进的阻燃材料。

Claims (23)

1.一种制造氢氧化镁的方法，所述方法包括：
煅烧碳酸镁的矿源以形成氧化镁；和
使所述氧化镁在水中熟化；
如果所述碳酸镁的矿源还含有碳酸钙的矿源，则在煅烧之后且于水中熟化之前将所述煅烧进行至形成少于约20重量％的氧化钙。
2.如权利要求1所述的方法，其中，形成少于约10重量％的氧化钙。
3.如权利要求2所述的方法，其中，形成约5重量％或少于约5重量％的氧化钙。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，所述碳酸镁的矿源选自下述矿源中的一种或多种：白云石、菱镁矿、水菱镁矿和碳酸钙镁石。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述碳酸镁的矿源选自菱镁矿和/或水菱镁矿。
6.如权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，在低于900℃煅烧所述碳酸镁的矿源。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在约800℃以上煅烧所述碳酸镁的矿源。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在约850℃煅烧所述碳酸镁的矿源。
9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，在煅烧前先对所述碳酸镁的矿源进行选矿。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述选矿包含研磨、洗涤、还原性漂白、氧化性漂白、磁化中的一种或多种。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述煅烧之后且在熟化之前对经煅烧的所述碳酸镁的矿源进行干磨。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述熟化之后将氢氧化镁与水分离并干燥所述氢氧化镁。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在所述干燥之后对所述氢氧化镁进行研磨。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中，使用偶联剂涂布所述氢氧化镁。
15.如权利要求12～14中任一项所述的方法，其中，将所述氢氧化镁与一种或多种其他阻燃和/或非阻燃组分合并。
16.如权利要求12～15中任一项所述的方法，其中，将所述氢氧化镁与一种或多种其他微粒状无机材料合并以形成微粒状填充材料。
17.如权利要求12～15中任一项所述的方法，其中，将所述氢氧化镁与聚合物混合以形成填充聚合物。
18.如权利要求16所述的方法，其中，将所述微粒状填充材料与聚合物混合以形成填充聚合物。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中，所述聚合物选自如聚乙烯和聚丙烯等任何密度的聚烯烃、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、尼龙、聚氨酯、乙烯-乙烯基乙酸酯(EVA)聚合物、聚氯乙烯、天然或合成橡胶及其任何混合物，交联或非交联皆可。
20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述聚合物选自EVA或交联聚乙烯。
21.如权利要求17～20中任一项所述的方法，其中，将所述填充聚合物成型为物品。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述物品选自电气产品用鞘、涂层或外壳，或者选自地板或工作台面。
23.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氢氧化镁的表面积为约1m2/g～10m2/g。
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