CN102502726A

CN102502726A - 一种六方片状氢氧化镁的制备方法

Info

Publication number: CN102502726A
Application number: CN2011103362706A
Authority: CN
Inventors: 钱海燕; 王飞
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN102502726B

Abstract

本发明提出了一种六方片状氢氧化镁的制备方法，其步骤如下：1)将天然菱镁矿煅烧得到轻烧氧化镁；2)轻烧氧化镁按一定的比例加入镁盐水溶液中；3)将步骤2制得的悬浮液在搅拌条件下，于恒温水浴中反应一定时间；4)步骤3在反应一定时间之后加入氢氧化镁晶种，反应产物在恒温水浴中静置；5)将步骤4的产物过滤、洗涤、干燥得到形状规则的六方片状氢氧化镁。本发明的方法具有原料易得，工艺简单，省去了常规水化法水热处理步骤，降低了能耗，适用于工业化生产等优点；可以通过改变镁盐种类、浓度和水化温度、时间、静置时间等工艺条件制备不同大小和厚度的六方片状氢氧化镁；制备的氢氧化镁可以作为晶种，循环利用，降低了生产成本。

Description

一种六方片状氢氧化镁的制备方法

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，具体涉及一种利用轻烧活性氧化镁水化合成六方片状氢氧化镁的制备方法。

背景技术

随着高分子材料工业的发展，塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子复合材料越来越广泛应用于建材、家电、电子设备、汽车、化工、交通等领域。高分子材料的阻燃性能也同时受到全球的关注。近年来，随着重大火灾次数的增多，高聚物焚烧引起的二次污染、二噁英(Dioxion)等问题的出现，引起了人们对环境保护问题的重视，使得占市场份额较大的有机溴系阻燃剂的应用受到了限制。基于人们对环保的重视和对阻燃剂的严格要求，无毒、高效、抑烟的无机系列阻燃剂，特别是Mg(OH)2的市场越来越广阔。

阻燃剂氢氧化镁具有特殊的结构要求，即要求颗粒表面极性小、粒子不易集聚或成团结块，在非极性材料中具有很好的相容性和分散性。普通的氢氧化镁制造比较容易，但其具有较大的表面极性，粒子之间团聚性强，在有机材料中分散性和相容性较差，无法直接用作阻燃剂。因此，制备晶形完整、结构稳定的六方片状或纤维状超细氢氧化镁是目前研究的热点。

目前制备六方片状氢氧化镁的方法主要有：①一步水热合成法(CN101935058 A、CN101607722A、CN101565193A、袁丹，六方片状氢氧化镁微纳米晶体的制备工艺研究[硕士学位论文])、②水热改性法(CN101544387A、CN1830788A)，两种方法都需要高温高压水热处理，所不同的是前者以镁盐为原料，以碱性物质为沉淀剂，通过高温高压和一定的时间一步水热合成生长出形状规则的氢氧化镁六方晶体，后者是直接将氢氧化镁成品配置成一定浓度的料浆，然后转入高压反应釜，加入转化剂，经一定的温度和时间制得六方片状氢氧化镁。上述两种方法具有工艺流程简单，制备出的氢氧化镁晶型好的优点，但该方法需在高温高压下完成且反应时间过长，能耗高、成本极高、安全性差、难以实现大规模工业生产。

虽然氢氧化镁的制备方法在不断改进，但是目前的这些制备工艺还存在许多问题。工艺流程复杂，大都采用化学方法，对环境污染严重、设备投资大、生产效率低、生产成本高。相对而言，用菱镁矿煅烧得到的氧化镁直接与水反应生成氢氧化镁，技术路线新颖、合理；工艺简单；原料廉价易得，生产成本较低，原料利用率高，具有较高的工业价值；工艺生产对环境无污染，会产生较高的社会效益和经济效益。因此氧化镁水化法是一种具有广阔发展前途的方法。

虽然本课题组之前对氧化镁水化处理制备氢氧化镁已经做了很多相关研究，如(钱海燕等，水化法制备超细Mg(OH)₂的研究，南京工业大学学报，2005，27(2)：30-33；钱海燕等，碱性溶液中氧化镁水化法合成氢氧化镁颗粒，材料导报，2007，21：275-277；钱海燕等，水化条件对氢氧化镁颗粒尺寸的影响，非金属矿，2006，29(5)：9-11，24；孙永明，钱海燕等，分散剂对制备超细氢氧化镁影响的实验研究，非金属矿，2005，28(4)：54-56。)，但是上述工作主要是针对氧化镁水化条件对氢氧化镁颗粒尺寸的影响，并不能控制合成氢氧化镁颗粒的尺寸和厚度，而且上述研究采用的碱性添加剂(如氢氧化钠、氨水、尿素)会对环境造成一定的污染。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种六方片状氢氧化镁的制备方法。

本发明的技术方案为：六方片状氢氧化镁的制备方法，其具体步骤如下：

a)天然菱镁矿在600℃～1200℃煅烧0.5-8小时，得到活性氧化镁；

b)将活性氧化镁、镁盐和水按质量比例为1：(0.05～5)：(1～100)混合均匀，得到悬浮液，悬浮液在搅拌条件下，于30～100℃的恒温水浴中反应，反应开始后10～120min加入氢氧化镁晶种，再反应0.5～24h，得到反应产物；

c)反应产物在30～100℃的恒温水浴中静置0～72h；

d)将步骤c得到的物料过滤、洗涤、干燥得到形状规则的六方片状氢氧化镁。

优选所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、乙酸镁或硝酸镁中的一种；优选上述的活性氧化镁、镁盐和水的质量比为1：(0.3～4)：(25～100)。

优选所述的氢氧化镁晶种加入量为活性氧化镁质量的1％～50％。优选步骤a)中所述的活性氧化镁过200目筛。

有益效果：

1、本发明原料易得、操作简单、对环境无污染、反应温度低、时间短、氢氧化镁形貌易控制；可进行大规模工业化生产；

2、本发明可以通过改变反应条件制备出不同大小和厚度的晶形完整、结构稳定的六方片状氢氧化镁；

3、本发明制备的氢氧化镁可以作为晶种，循环利用，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明制备六方片状氢氧化镁的XRD图谱；

图2为实施例1所得产物的扫描电镜照片；

图3为实施例2所得产物的扫描电镜照片；

图4为实施例4所得产物的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

称取菱镁矿于600℃煅烧8h后过200目筛得到的2g氧化镁，加入0.6g硫酸镁和50ml水组成的水溶液中，并混合均匀，控制水浴温度为40℃，反应120min后加入0.4g氢氧化镁晶种，在不断搅拌的条件下继续反应23h，停止搅拌；将制得的Mg(OH)₂料浆过滤、洗涤、干燥即得六方片状氢氧化镁产品。生成的Mg(OH)₂晶体的XRD如图1所示，图2为本例所得产物的扫描电镜照片，从图中可以看出产物为六方片状，直径约为500nm，粒径分布均匀，厚度约20nm。

实施例2

菱镁矿在800℃煅烧6h，过200目筛得到活性氧化镁，称取2g上述氧化镁加入到2g硫酸镁和100ml水组成的水溶液中，得到混合均匀的氧化镁悬浮液，控制反应温度为60℃，反应30min加入0.2g氢氧化镁晶种，在不断搅拌的条件下继续反应4h，停止搅拌；控制晶体生长温度40℃，在此温度下保温24h，生长Mg(OH)₂晶体，最后，将制得的Mg(OH)₂料浆抽滤干燥即得氢氧化镁产品。该产品为规则的六方片状，粒径约为200～300nm，厚度约50nm。

实施例3

称取菱镁矿于950℃煅烧6h过200目筛得到的氧化镁4g，加入8g硝酸镁和200ml水组成的水溶液中，混合均匀，调节水浴温度为80℃，反应10min后加入0.1g氢氧化镁晶种，在不断搅拌的条件下继续反应40min，停止搅拌；控制晶体生长温度70℃，在此温度下保温48h，将制得的Mg(OH)₂料浆过滤、洗涤、干燥得到粉状氢氧化镁。图3为本例的扫描电镜照片，由图3可以看出，产物为六方片状，粒径100nm～200nm，厚度约为40nm。

实施例4

称取菱镁矿在1050℃煅烧1h过200目筛得到的4g氧化镁，加入到16g乙酸镁和350ml水的水溶液中并混合均匀，控制反应温度为90℃，90min后加入2g氢氧化镁晶种，在不断搅拌的条件下继续反应5h，停止搅拌；控制晶体生长温度90℃，在此温度下保温12h，将生成Mg(OH)₂料浆过滤、洗涤、干燥即得氢氧化镁产品。得到的Mg(OH)₂的SEM图片如图4所示，图中显示，产物为六方片状，粒径100nm～500nm，厚度约为60nm。

Claims

1.六方片状氢氧化镁的制备方法，其具体步骤如下：

b)将活性氧化镁、镁盐和水按质量比例为1∶(0.05～5)∶(1～100)混合均匀，得到悬浮液，悬浮液在搅拌条件下，于30～100℃的恒温水浴中反应，反应开始后10～120min加入氢氧化镁晶种，再反应0.5～24h，得到反应产物；

c)反应产物在30～100℃的恒温水浴中静置0～72h；

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、乙酸镁或硝酸镁中的一种。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的活性氧化镁、镁盐和水的质量比为1∶(0.3～4)∶(25～100)。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氢氧化镁晶种加入量为活性氧化镁质量的1％～50％。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)中所述的活性氧化镁过200目筛。