CN1288860A - 镁盐晶须的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁盐晶须制备方法,其特征在于将晶质菱镁矿经750～1000℃煅烧1～10h、粉碎,加水磨成的浆液;按前述浆液中氧化镁含量与硫酸镁水溶液或硫酸水溶液中溶质含量,以适当摩尔比配量加入到反应釜中,搅拌混合均匀:在反应釜中加入0.1～4wt.%的碱式硫酸镁作晶核促进剂;在100～250℃温度和静水压下,合成30分钟～10小时,压力0.2～1MPa;水洗,过滤,干燥。
Description
本发明涉及晶须的制备技术，特别是碱式硫酸镁晶须的制备方法。
用无机纤维材料增强各种树脂，制作高性能树脂基复合材料，其应用越来越广泛。特别是用无机纤维材料作功能材料，更是倍受重视。首先由日本宇部兴产株式会社开发的纤维状碱式硫酸镁(JP昭56-149318，JP昭61-256920，JP平4-36092)已经用作树脂的增强剂、阻燃剂、纸浆用添加剂，作过滤用材料等。
以往制备针状或纤维状碱式硫酸镁的方法是将硫酸镁与氢氧化镁或氧化镁混合进行水热反应生成(JP昭56-149318)，或者用在硫酸镁水溶液中加进碱金属的氢氧化物或其水溶液(JP昭61-256920，JP平4-36092)，然后进行水热反应生成。但上述这些制备方法各有不足：前法得到的纤维状镁盐质量不稳定，是纤维状和扇状混合物，且长径比较小；后法得到的基本上是扇状碱式硫酸镁。而且两者的制作原料成本比较高，不能利用我国的富产资源，因而大规模工业生产和推广应用受到影响。
本发明的目的在于提供一种镁盐晶须制备方法，其生产成本低廉，晶须品质好，收率高。
本发明提供了一种镁盐晶须制备方法，其特征在于：具体制备工艺过程如下：
-将晶质菱镁矿经750～1000℃锻烧1～10h、粉碎，其产物MgO含量在90％以上，加水磨成的浆液，去除沉淀物和杂质，以其作原料；
-按前述浆液中氧化镁含量与硫酸镁水溶液(或硫酸水溶液)中溶质含量，以适当摩尔比配量加入到反应釜中，搅拌混合均匀；
-在反应釜中加入0.1～4wt.％的碱式硫酸镁作晶核促进剂；
-在100～250℃温度和静水压下，合成30分钟～10小时，压力0.2～1MPa；
-水洗，过滤，干燥。
在其制备碱式硫酸镁晶须过程中，特别要指出的是：①原料采用晶质菱镁矿(比重在2.9～3.1)，煅烧在750～1000℃，粉碎。如高于1200℃煅烧，不宜作为浆液原料；②原料浆液在硫酸镁水溶液或硫酸水溶液中分散的MgO浓度不能大于30wt.％，不然，因混合液在合成中会变得粘稠影响晶须生长；③要控制好原料的配比，对加入硫酸镁水溶液中的原料浆液，其摩尔比在1～5较好，2～4为佳；对加入硫酸水溶液的浆液，摩尔比在2～6较好，3～5为佳。摩尔比大于指定的上限，由于合成反应后，有残余的氢氧化镁颗粒，难以去除，影响晶须品质；而摩尔比小于指定的下限，有过多的硫酸镁不能参加反应而造成原料浪费，使收率降低；④最好要在混合液中加入适量的晶核促进剂(0.1～4wt.％)，以促进晶须生长，降低合成温度，提高晶须品质和收率；⑤合成反应温度在100～250℃为宜。低于100℃，不利于晶须生长，反应时间过长，效果不好，高于250℃，反应釜内压力大，对设备装置要求高，能耗大，不利于生产。
为了降低制造镁盐晶须的生产成本，充分利用我国的富产资源，发明人对制造镁盐晶须的原料和工艺进行了反复研究，最后终于发现用我国的富矿资源菱镁矿经750～1000℃锻烧、粉碎，其产物(MgO含量在90％以上)加水磨成的浆液作原料，再以适当的摩尔比加入硫酸镁水溶液或硫酸水溶液，混合后放入反应釜中，并加入少量的碱式硫酸镁作晶核促进剂，搅拌使其均匀分散，于100～250℃时的静水压力下加热反应0.5～10小时，生成直径为0.2～2μm，长为20～200μm的纤维状镁盐单晶体，经X-光结构分析检测，为碱式硫酸镁，其化学式为MgSO4.5MgO.8H2O或MgSO4.5Mg(OH)2.3H2O。用此法制成的镁盐晶须比以往方法制成的纤维状碱式硫酸镁直径细了1/2～1/4，长度提高了2～4倍，晶须品质和收率都提高了许多。从而完成了本发明。
总之，本发明中合成原料使用了我国的富矿资源晶质菱镁矿，大大降低了原料的成本；同时在合成过程中还加入了晶核促进剂，这不仅大大缩短了合成时间，降低了合成温度，还有助于增大晶须的长径比，提高晶须的品质和收率。
下面通过实施例详述本发明。
在以下实施例中所用的煅烧菱镁矿粉的制备工艺为：①选用我国东北地区特产晶质菱镁矿；②经750～1000℃煅烧1～10小时；③粉碎。粉碎物经分析，含氧化镁量约95％。
实施例1：
取煅烧菱镁矿粉848克，加水8升，磨制成浆液(去除沉淀物和杂质)，放入反应釜中，边搅拌边加入1N浓度的硫酸水溶液10升，再加碱式硫酸镁晶核促进剂20克，使其充分混合均匀。然后，在150℃加热，压力0.45Mpa下反应2小时。冷却后，将反应生成物取出放于水中浸泡搅碎；经过滤甩干去除水分，放入电烘箱中干燥；收得白色针状物1328克，收率95％。反应产物经扫描电镜观察，为纤维状结晶。直径为0.2～1μm，长度在20～100μm，品质均匀，其电子显微镜照片如图1。X-射线衍射分析，为碱式硫酸镁，其化学式为MgSO4.5MgO.8H2O或MgSO4.5Mg(OH)2.3H2O(见图2)。
实施例2：
方法基本同实施例1，用煅烧菱镁矿粉1273克，加水10.5升，磨制成浆液(去除沉淀物和杂质)，放入反应釜中，边搅拌边加入2N浓度的硫酸水溶液7.5升，再加碱式硫酸镁晶核促进剂30克，使其充分混合均匀。然后，在150℃加热，压力0.45Mpa下反应2小时。反应釜冷却后，将其取出放于水中浸泡搅碎；再过滤去除水分，在电烘箱中干燥；收得镁盐晶须1929克，收率92％。反应物经X-射线衍射分析和扫描电镜观察，为碱式硫酸镁针状晶。直径为0.5～2μm，长度在20～120μm。
实施例3：
配制硫酸镁水溶液：用1232克七水硫酸镁，加水10升溶解。将煅烧菱镁矿粉636克，加水8升，磨制成浆液(去除沉淀物和杂质)。将以上法配制的两种液料放入反应釜中，再加碱式硫酸镁晶核促进剂20克，搅拌混合。然后，在150℃加热，压力0.45MPa下反应2小时。冷却后，将反应产物取出放于水中浸泡搅碎；再过滤去除水分，在电烘箱中干燥；和实施例1相同，得到白色针状碱式硫酸镁晶须1286克。直径为0.2～1μm，长度在20～80μm。品质均匀，结构完整。收率92％。
实施例4：
方法同实施例3。配制硫酸镁水溶液：用1848克七水硫酸镁，加水10升溶解。将煅烧菱镁矿粉954克，加水8升，磨制成浆液(去除沉淀物和杂质)。将上述两种液料放入反应釜中，再加碱式硫酸镁晶核促进剂20克，搅拌混合。然后，在150℃加热，压力0.45MPa下反应2小时。反应物随釜冷却后，将其取出放于水中浸泡搅碎；再过滤去除水分，在电烘箱中干燥；和实施例1相同，得到白色针状碱式硫酸镁晶须1887克。直径为0.5～2μm，长度在20～100μm。品质均匀，结构完整。收率90％。
实施例5(比较例1)：
不用煅烧菱镁矿粉。在1升水中，加246克七水硫酸镁(1Mol)，放入反应釜中，边搅拌边加入40克氧化镁(1Mol)，使其充分混合均匀。然后，在170℃加热，压力0.8Mpa下反应7小时。反应物随釜冷却后，将其取出放于水中浸泡搅碎；再过滤去除水分，在电烘箱中干燥。反应物经电镜观察，纤维状碱式硫酸镁品质不均匀，有纤维状须，也有扇状须。尺寸分散大，直径为0.1～10μm，长度在5～250μm。
实施例6(比较例2)：
不用煅烧菱镁矿粉。配制1.2Mol/升的硫酸镁水溶液1升，加2N-氢氧化钠水溶液600毫升，在容量为2升的反应釜中180℃(压力0.98MPa)下，加热混合5小时，反应后，将生成的固形物从母液中分离出，水洗、过滤、干燥。得到由白色针状结晶束组成的扇状碱式硫酸镁晶须。尺寸分散，直径为0.5～10μm，长度在20～250μm，但品质均匀，无颗粒。
实施例7(比较例3)：
方法同实施例1，但不加碱式硫酸镁晶核促进剂。在150℃加热，压力0.45MPa下反应2小时。所得到白色针状物很少，电镜观察，晶须直径为1～10μm，长度在5～100μm，品质不均匀，长径比较小。收率68％。
实施例8(比较例4)：
方法同实施例1，但不加碱式硫酸镁晶核促进剂。在160℃加热，压力0.6MPa下反应6小时。所得到白色针状物较少，电镜观察，晶须直径为1～10μm，长度在5～60μm，收率80％。
实施例9(比较例5)：
方法同实施例3，但不加碱式硫酸镁晶核促进剂。在160℃加热，压力0.6MPa下反应6小时。所得到白色针状物很少，电镜观察，晶须直径为1～10μm，长度在5～80μm，收率80％。
由实施例和比较例相比较可明显看出：本发明的方法采用了我国的富矿资源晶质菱镁矿，经煅烧、粉碎，成品(含MgO量约95％)加水后磨制成的浆液为原料，大大降低了原料成本；同时，在合成反应中，采用了加入碱式硫酸镁作晶核促进剂，促进了晶须的生长，增加了晶须的长径比，降低了合成温度，得到了品质良好的镁盐晶须，收率也有提高。
应用结果表明：本发明方法所制备的晶须具有较高的物理性能和机械性能，可用作塑料的增强剂、阻燃剂，涂料的增粘剂，优良的过滤材料和助剂等。可广泛应用于汽车、电子电气、机械、化工和建筑等领域。
按本发明提供的制备工艺，方法简便、成本低廉，无环境污染，适用于工业批量生产。
Claims (2)
1、一种镁盐晶须制备方法，其特征在于：具体制备工艺过程如下：-将晶质菱镁矿经750～1000℃锻烧1～10h、粉碎，其产物MgO含量在90％以上，加水磨成的浆液，去除沉淀物和杂质，以其作原料；
-按前述浆液中氧化镁含量与硫酸镁水溶液或硫酸水溶液中溶质含量，以适当摩尔比配量加入到反应釜中，当加入硫酸镁水溶液时，其摩尔比在1～5，当加入硫酸水溶液时，摩尔比在2～6，搅拌混合均匀；
-在反应釜中加入0.1～4wt.％的碱式硫酸镁作晶核促进剂；
-在100～250℃温度和静水压下，合成30分钟～10小时，压力0.2～1MPa；
-水洗，过滤，干燥。
2、按权利要求1所述镁盐晶须制备方法，其特征在于：当加入硫酸镁水溶液时，摩尔比在2～4；当加入硫酸水溶液时，摩尔比在3～5。
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Legal Events
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