CN1807242A

CN1807242A - 一种高长径比硼酸镁晶须合成方法

Info

Publication number: CN1807242A
Application number: CN 200610008483
Authority: CN
Inventors: 杨建元; 钟辉
Original assignee: Citic Guoan-Salt Lakes Multipurpose Utilization Engineering Technology Research Center Of Chengdu University Of Technology; Qinghai CITIC Guoan Technology Co Ltd
Current assignee: Citic Guoan-Salt Lakes Multipurpose Utilization Engineering Technology Research Center Of Chengdu University Of Technology; Qinghai CITIC Guoan Technology Co Ltd
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: CN100569645C

Abstract

本发明涉及一种高长径比硼酸镁晶须合成方法，将硼酸、氯化镁、烧碱按一定比例于水溶液中反应生成硼酸镁化合物沉淀，过滤，即为制备硼酸镁晶须前驱体，将NaCl或NaCl与KCl组成的助熔剂与该前驱体混合，加入由甲醇、乙醇、水或它们的混合溶液，浸渍、搅拌、混合，然后将混合物于500～900℃高温反应5～10小时，冷却，用水洗涤、干燥，得到长度为100～150μm，长径比＞100的硼酸镁晶须。本方法原料易得，合成工艺简单，无HCl气体排出，产品收率≥95％。

Description

一种高长径比硼酸镁晶须合成方法

技术领域

本发明涉及硼酸镁晶须合成方法

背景技术

硼酸镁晶须是一种单晶形式生长的高度取向性的低维晶体，具有与碳晶须、碳化硅晶须相近的高强度，高模量，高耐磨和优异的耐腐蚀性，但其价格仅为他们的1/20～1/30，可广泛用作镁铝基金属、橡胶、塑料、陶瓷等复合材料的增强材料，是目前国外竞相发展的高技术之一。

目前硼酸镁晶须的合成工艺主要采用熔融法，即将原料硼源硼酸、镁源氯化镁与助熔剂氯化钠、氯化钾等按一定比例与水混合，经喷雾干燥得到粉体，再于高温熔融反应后，洗涤、干燥而制得。该方法的主要缺点是：

1)高温熔融反应中将放出大量水分和HCl气体，对高温加热炉的腐蚀性大，易造成环境污染，工业大规模实施难度大；

2)喷雾干燥工艺复杂，耗能高，在水溶液中将原料与助熔剂混合，虽然混合均匀，但水加入量大，且还需加热将加入的这些水蒸发，能耗极大，且设备贵而复杂，工艺条件较苛刻；

3)产物晶须长度较短，长径比较小，该法制得的硼酸镁晶须长度一般为20～30μm，长径比为20～40。

发明内容

本发明针对上述硼酸镁晶须制备的缺点，提供一种低温制备前驱体，在助熔剂存在下，高温熔融合成高长度硼酸镁晶须的新方法。其合成的具体工艺为：

1)低温制硼镁前驱体

将固体硼酸、6水氯化镁与氢氧化钠按质量比为1∶2.6～5.0∶1.0～2.6进行配料，按固液比(质量)＝1∶1～4加入水，在10～80℃下发生以下反应：

搅拌30～50min，过滤，得到硼镁前驱体，反应方程式中的n的大小与反应温度有关，本反应中n＝3～8，m与加水量有关。

2)混合

将该前驱体与助熔剂按前驱体与助熔剂氯化钠、氯化钾的一种或两种混合，其质量比为前驱体∶氯化钠＝1.∶0.4～1.5或前驱体∶氯化钠∶氯化钾＝1∶0.2～0.5∶0.1～0.5的比例进行配料，加入由甲醇、乙醇、水的一种、二种或三种溶剂组成的溶液，固液质量比为1∶0.5～3.0，浸渍、搅拌，使前驱体与助熔剂均匀混合，过滤，得到混合均匀的烧结物料；

3)高温熔融反应：

将上述物料置于容器中，放入高温炉中在500℃～900℃下保温5～10h，得到粗硼酸镁晶须产物；

4)洗涤干燥

将上述粗硼酸镁晶须用水浸泡、洗涤，过滤后，于80℃～100℃下干燥，即得到硼酸镁晶须产品。

本发明与现有硼酸镁晶须合成技术相比，具有以下优点：

1)产物品质好

本发明合成出的硼酸镁晶须长度可达150～200μm，直径1.0～2.0，长径比达100以上，产物收率可达95％，而现有技术合成出的硼酸镁晶须长度一般为20～30μm，长径比为20～40，产物收率可仅90％；

2)无HCl气体排放，大大减少了对高温炉的腐蚀，避免了气体污染

现有制备工艺在高温过程中氯化镁不可避免地会受热分解产生大量HCl气体及水份排放，不但对高温炉的材料产生较强的腐蚀，大大降低高温炉的使用寿命，还将导致较严重的环境污染。本发明由于采用前驱体合成技术，在水溶液中使原料MgCl₂中的Cl^-转化为NaCl，而NaCl在本反应温度下极为稳定，在高温合成反应中无HCl产生。故本发明为绿色合成技术。

3)工艺简单，能耗低，生产成本低

因为于常温下水溶液中形成反应物前驱体，减少了现有合成工艺中的喷雾干燥工序，且由于采用有机溶剂浸渍混合，使反应起始物混合均匀，极有利于后续的高温熔融反应的传质过程，并使高温反应温度在500℃～900℃下进行，比现有方法降低100℃，能耗大大降低，生产成本低；

附图说明

图1为实施例1的显微照片，

图2为实施例2的显微照片，

图3为实施例3的显微照片，

具体实施方式

实施例1

将233.3克工业一级MgCl₂·6H₂O与65克工业一级硼酸加入于1560ml的H₂O中，再加入92克NaOH，于40℃下搅拌50分钟，静置陈化2小时，过滤，得到硼酸镁晶须前驱体160克，将该前驱体与32克工业一级NaCl和80克工业一级KCl固相混合，再加入水，固液比(质量比)为1∶0.5，常温下搅拌均匀，过滤，将过滤的混合起始物物置于坩锅中，放入高温炉中在850℃高温反应5小时，冷却后取出，用200克水浸泡，洗涤，过滤，再于80℃干燥箱中干燥10小时，得到硼酸镁晶须产品。其分析结果见表1、图1。

实施例2

将169克工业一级MgCl₂·6H₂O与65克工业一级硼酸加入于400ml的H₂O中，再加入169克NaOH，于40℃下搅拌30分钟，静置陈化1小时，过滤，得到硼酸镁晶须前驱体144克，将该前驱体与120克工业一级NaCl固相混合，再加入由甲醇、乙醇、水组成的有机溶剂，其配比为甲醇∶乙醇∶水＝4∶3∶3(质量比)，混合，固液比(质量比)为1∶3，常温下搅拌均匀，过滤，将过滤的混合起始物置于坩埚中，放入高温炉中在900℃高温反应10小时，冷却，用200g水浸泡，洗涤，过滤，再于100℃下干燥箱中干燥3小时，得到硼酸镁晶须产品。其分析结果见表1、图2。

实施例3

将325克工业一级MgCl₂·6H₂O与65克工业一级硼酸加入于500ml的H₂O中，再加入65克NaOH，于40℃下搅拌30分钟，静置陈化1小时，过滤，得到硼酸镁晶须前驱体130克，将该前驱体与65克工业一级NaCl和13克工业一级KCl固相混合，再加入由甲醇、乙醇、水组成的有机溶剂，其配比为甲醇∶乙醇水＝4∶3(质量比)，混合，固液比(质量比)为1∶0.5，常温下搅拌均匀，过滤，将过滤的混合起始物置于坩埚中，放入高温炉中在500℃高温反应10小时，冷却，用200g水浸泡，洗涤，过滤，再于100℃下干燥箱中干燥3小时，得到硼酸镁晶须产品。其分析结果见表1、图2。

表1 实施例结果

实施例	晶须长度μm	长径比	晶须产率％	晶须纯度％
实施例	晶须长度μm	长径比	晶须产率％	晶须纯度％	实施例1	20～30	20～40	85	99.1
实施例2	70～200	≥100	95	99.0	实施例1	20～30	20～40	85	99.1
实施例2	70～200	≥100	95	99.0	实施例3	70～150	50～100	94	99.3

Claims

1一种高长径比硼酸镁晶须合成方法，其特征在于合成的具体工艺为：a低温制硼镁前驱体，b混合，c高温熔融反应，d洗涤干燥四个工艺过程组成，其中，低温制硼镁前驱体过程的工艺条件为将固体硼酸、六水氯化镁与氢氧化钠按质量比为1∶2.6～5.0∶1.0～2.6进行配料，按固液比(质量)＝1∶1～4加入水，在10～80℃下发生以下反应：

搅拌30～50分钟，静置陈化1-3小时，过滤，得到硼镁前驱体；混合过程的工艺条件为将前驱体与助熔剂氯化钠、氯化钾的一种或两种混合，其质量比为前驱体∶氯化钠＝1.∶0.4～1.5，或前驱体∶氯化钠∶氯化钾＝1∶0.2～0.5∶0.1～0.5的比例配料，组成混合物，加入由甲醇、乙醇、水的一种、二种或三种溶剂组成的溶液，其固液质量比为1∶0.5～3.0，浸渍、搅拌，使前驱体与助熔剂均匀混合，过滤，得到混合均匀的烧结物料；高温熔融反应的工艺条件为将上述物料置于容器中，放入高温炉中在500℃～900℃下保温5～10h，得到粗硼酸镁晶须产物；洗涤干燥过程的工艺条件为将上述粗硼酸镁晶须用水浸泡、洗涤，过滤后，于80℃～100℃下干燥，即得到硼酸镁晶须产品。