CN102774862B - 一种水合法制备阻燃型氢氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以菱镁矿为原料制备氢氧化镁的方法，具体地说是将菱镁矿进行煅烧，煅烧生成的氧化镁粉碎至-0.074mm；粉碎产品进行水合，并使用高剪切乳化机进行搅拌，反应初期采用高剪切速度和低水合温度，同时加入粒度控制剂，控制产品粒度；在反应中后期采用低搅拌速度和高水合温度，同时加入改性剂，对产品进行改性，水合后对产品进行了过滤，烘干得到阻燃型氢氧化镁。该方法可到结晶度好，表观粒径在0.8～7μm、平均粒径1.8～2.3μm、比表面积14～16m²/g、氢氧化镁含量大于95％的阻燃型氢氧化镁。该方法流程简单、反应温度低、生产成本低。为我国优质菱镁矿的高附加值开发利用开辟了一条新途径。

Description

一种水合法制备阻燃型氢氧化镁的方法

技术领域：

本发明涉及一种制备阻燃型氢氧化镁的生产方法，特别是一种水合法制备氢氧化镁阻燃剂的方法。

背景技术：

阻燃剂氢氧化镁具有特殊的结构要求，即颗粒表面极性小、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。为此，一般需对常温合成的氢氧化镁进行水热处理，促使生成比表面积小、晶型较好的氢氧化镁。其次，为了制备纯度高，反应过程中粒度和形貌易控的氢氧化镁阻燃剂，一般都采用酸碱中和反应。第三，为了增加氢氧化镁阻燃剂与高分子材料共相容性，对氢氧化镁进行改型。也就是常温合成，水热处理和表面改性，三步法生产阻燃型氢氧化镁。这使氢氧化镁的生产工艺较复杂，生产成本高，因而很难工业化。目前也有使用一步法制备氢氧化镁阻燃剂的，在醇水体系中，用镁盐和氨水制备氢氧化镁阻燃剂。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，大都采用酸碱中和反应，对环境污染严重，由于酸碱的腐蚀性等原因，使其设备投资大、生产效率低、生产成本高等因素影响其经济效益。

我国菱镁矿资源丰富，总储量约占世界总量的1/4。目前，已累计探明储量31亿t、居世界第一位。并且有很多优质菱镁矿

很少有资料介绍，将菱镁矿煅烧得到的氧化镁直接与水反应，生成氢氧化镁，虽然张晓宇利用菱镁矿煅烧后直接于水反应，但是反应时间过长，生产效率太低。其主要原因是氧化镁受其活性的影响，反应速度慢，反应时间长，甚至很难完全转化为氢氧化镁，产品纯度低。在菱镁矿为原料水合法制备氢氧化镁的研究中发现，水合法制备阻燃型氢氧化镁有关键两点：第一，氧化镁的活性要高，否则水合时间长，甚至氧化镁不能完全转化成氢氧化镁。菱镁矿煅烧制备氧化镁，煅烧温度和煅烧时间是影响其活性的关键，煅烧温度低，活性高，但是分解速率慢，煅烧时间长；煅烧温度高，分解速率快，时间短，但是其活性低。第二，当氧化镁活性好时，水合速度快，在晶核成核初期就可能发生团聚，为了控制颗粒粒度，使反应中尽量均匀成核，采用低浓度，但是浓度太低，工业生产成本也会很高，如颗粒晶核粒度非常小，颗粒过滤困难，烘干后团聚严重，表观粒度大，且不均匀，无法均匀添加到材料中。因此，本专利针对上述问题，做了大量研究工作，采用控制菱镁矿粒度，在保证活性的前提条件下，适当提高煅烧温度，缩短煅烧时间。在水合时，为了提高反应浓度，控制产品粒度、防止团聚和改变氢氧化镁表面性质，本专利努力寻找合适的晶型控制剂和表面改性剂，通过控制加入量和加入时间，得到了粒度均匀，表面疏水的阻燃型氢氧化镁。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种以我国优质菱镁矿为原料，水合法制备阻燃型氢氧化镁的方法。该方法的目的是通过以下技术方案实现的：

(1)将粒度小于2mm，MgCO₃含量大于96％的菱镁矿进行煅烧，煅烧温度为630℃，煅烧时间为3h，将煅烧后的菱镁矿粉碎至-0.074mm。

(2)将煅烧后-0.074mm的菱镁矿进行水合，水合反应时氧化镁与去离子水之比，即液固比为15∶1～8∶1，

a水合反应前30min，使用高剪切乳化机进行搅拌，搅拌速度为3400r/min～3600r/min，水合温度为40℃，水合反应开始加入聚乙二醇和无水乙醇，聚乙二醇加入量为氧化镁重量的2.0％～1.3％，无水乙醇加入体积与氧化镁重量的比值为6.0ml/g～4.0ml/g；

b水合反应到30min时，将高剪切乳化机的搅拌速度调至1000r/min～800r/min，水合温度为70℃，同时加入钛酸酯偶联剂和四氯化碳，钛酸酯偶联剂加入量为氧化镁重量的2.0％～1.5％，四氯化碳加入体积与氧化镁重量的比值为0.5ml/g～0.3ml/g。

(3)水合3小时后，将水合料浆进行过滤、烘干，得到阻燃型氢氧化镁，烘干温度为95℃。

本发明即能保证菱镁矿有较高的活性，同时煅烧时间还较短；本发明根据水合过程中的水化特点，在不同时期给水合反应提供不同的反应条件，在水合过程中实现了氢氧化镁颗粒的成核、陈化和改性。不仅防止水合时颗粒团聚，还能使氢氧化镁颗粒具有疏水性。本发明制备流程简单，成本低，是高品位菱镁矿制备高附加值阻燃型氢氧化镁的有效方法。

具体实施方案：

方案一

取粒度小于-2mm，MgCO₃含量为98％的菱镁矿200g，放入箱式电阻炉中进行煅烧，煅烧温度为630℃，煅烧时间为3h，将煅烧后的菱镁矿粉碎，用-0.074mm的标准筛进行筛分，取筛下产物20g备用。将去离子水300ml倒入500ml烧杯中，再往烧杯中加入0.4g聚乙二醇和120ml无水乙醇，将烧杯放入温度为40℃的水浴锅中进行水浴，使用高剪切乳化机对烧杯中的溶液进行快速搅拌，搅拌速度为3400r/min，然后把已制备好20g筛下物倒入烧杯中进行水合，开始计时。水合反应到30min时，将高剪切乳化机的搅拌速度调至800r/min，水合温度调至70℃，然后加入钛酸酯偶联剂0.4g和四氯化碳10ml。水合3小时后，将水合料浆进行真空过滤，将滤饼放入烘箱中进行干燥，烘干温度为95℃，在烘箱中干燥2h后取出样品，即为阻燃型氢氧化镁。该实施方案可到结晶度好，表观粒径在0.8～6μm、平均粒径1.8μm、比表面积14m²/g、氢氧化镁含量96％的阻燃型氢氧化镁。

方案二

取粒度小于-2mm，MgCO₃含量为98％的菱镁矿200g，放入箱式电阻炉中进行煅烧，煅烧温度为630℃，煅烧时间为3h，将煅烧后的菱镁矿粉碎，用-0.074mm的标准筛进行筛分，取筛下产物30g备用。将去离子水300ml倒入500ml烧杯中，再往烧杯中加入0.45g聚乙二醇和135ml无水乙醇，将烧杯放入温度为40℃的水浴锅中进行水浴，使用高剪切乳化机对烧杯中的溶液进行快速搅拌，搅拌速度为3500r/min，然后把已制备好30g筛下物倒入烧杯中进行水合，开始计时。水合反应到30min时，将高剪切乳化机的搅拌速度调至900r/min，水合温度调至70℃，然后加入钛酸酯偶联剂0.48g和四氯化碳10.8ml。水合3小时后，将水合料浆进行真空过滤，将滤饼放入烘箱中进行干燥，烘干温度为95℃，在烘箱中干燥2h后取出样品，即为阻燃型氢氧化镁。该实施方案可到结晶度好，表观粒径在0.8～7μm、平均粒径2.1μm、比表面积15m²/g、氢氧化镁含量96％的阻燃型氢氧化镁。

方案三

取粒度小于-2mm，MgCO₃含量为98％的菱镁矿200g，放入箱式电阻炉中进行煅烧，煅烧温度为630℃，煅烧时间为3h，将煅烧后的菱镁矿粉碎，用-0.074mm的标准筛进行筛分，取筛下产物37.5g备用。将去离子水300ml倒入500ml烧杯中，再往烧杯中加入0.875g聚乙二醇和150ml无水乙醇，将烧杯放入温度为40℃的水浴锅中进行水浴，使用高剪切乳化机对烧杯中的溶液进行快速搅拌，搅拌速度为3600r/min，然后把已制备好37.5g筛下物倒入烧杯中进行水合，开始计时。水合反应到30min时，将高剪切乳化机的搅拌速度调至1000r/min，水合温度调至70℃，然后加入钛酸酯偶联剂0.563g和四氯化碳11.3ml。水合3小时后，将水合料浆进行真空过滤，将滤饼放入烘箱中进行干燥，烘干温度为95℃，在烘箱中干燥2h后取出样品，即为阻燃型氢氧化镁。该实施方案可到结晶度好，表观粒径在0.8～7μm、平均粒径2.3μm、比表面积16m²/g、氢氧化镁含量96％的阻燃型氢氧化镁。

Claims (1)

1.一种水合法制备阻燃型氢氧化镁的方法，该方法按如下步骤进行： 

a将粒度小于2mm，MgCO₃含量大于96％的菱镁矿进行煅烧，煅烧温度为630℃，煅烧时间为3h，将煅烧后的菱镁矿粉碎至-0.074mm； 

b将煅烧后-0.074mm的菱镁矿进行水合，水合反应时氧化镁与去离子水之比，即液固比为15∶1～8∶1，水合反应前30min，使用高剪切乳化机进行搅拌，搅拌速度为3400r/min～3600r/min，水合温度为40℃，水合反应开始加入聚乙二醇和无水乙醇，聚乙二醇加入量为氧化镁重量的2.0％～1.3％，无水乙醇加入体积与氧化镁重量的比值为6.0mL/g～4.0mL/g，水合反应到30min时，将高剪切乳化机的搅拌速度调至1000r/min～800r/min，水合温度为70℃，同时加入钛酸酯偶联剂和四氯化碳，钛酸酯偶联剂加入量为氧化镁重量的2.0％～1.5％，四氯化碳加入体积与氧化镁重量的比值为0.5mL/g～0.3mL/g； 

c水合3小时后，将水合料浆进行过滤、烘干，得到阻燃型氢氧化镁，烘干温度为95℃。