CN1869154A - 一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法 - Google Patents

一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，先制备七水合硫酸镁水溶液、氢氧化钠聚乙二醇水溶液，再用反向化学沉淀法将七水合硫酸镁水溶液滴加到氢氧化钠聚乙二醇水溶液内，进行化学反应，经过滤、洗涤、烘干、研磨、过筛制成超细白色粉末，经硅烷偶联剂(KH－560)改性处理，最终制成高纯度、疏水性、超细、松散、晶体、针状、纳米级氢氧化镁白色粉末，聚乙二醇为分散剂、二水合氯化钡为硫酸根离子检测剂、该方法使用设备少，工艺流程短，环境污染小，产物收率高，可达96％，纯度好，可达95.5％，精度高，针状颗粒直径为7～12nm，长度为50～100nm，疏水性好，可与多种有机化合物匹配。

Description

一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法
技术领域
本发明涉及一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，属无机碱类化合物阻燃物质制取方法的技术领域。
背景技术
阻燃与防火在科学技术领域是十分重要的科研议题，尤其在现代化的工业中，材料阻燃更是有着特殊的应用价值。
材料阻燃一是离火自熄、延缓燃烧、减少热量释放，二是表层防护、隔热降温，达到阻止材料燃烧、变形的目的。
材料的阻燃常用阻燃剂来实现，阻燃剂有氯系、溴系、磷及卤化磷系、无机系等，在欧洲工业化国家常用无机系阻燃剂，而美、日等国常用溴系阻燃剂，我国多使用卤系阻燃剂，而卤系阻燃剂毒性较高、污染较大，一直困扰我国阻燃剂工业的发展。
无机系阻燃剂具有稳定性高、不易挥发、烟气小、毒性低、成本少等优点，目前已越来越受到人们的青睐，但是由于其与合成材料的相容性差、添加量大，使得材料的力学性能和耐热性能降低，因此对无机阻燃剂的改性、增强其与合成材料的相容性，降低用量已提到了重要的科研议程。
氢氧化镁是添加型无机阻燃剂，与同类无机系阻燃剂相比，具有更好的抑烟效果，火灾中80％是由烟窒息而引起死亡，因此在当代阻燃剂技术中，抑烟和阻燃都是十分重要的，氢氧化镁既有抑烟性，又有阻燃性，在制备和使用中均无有害物质排放，还能中和燃烧中的酸性和腐蚀性气体，是一种环保型、绿色阻燃剂。
氢氧化镁的制备方法大致有反应转化法、氢氧化钙法、氨法、氢氧化钠法、氯化镁水化法，但由于化学物质材料不同、控制条件不同、产物的用途不同，使制取方法也产生了多种利弊，有的工艺复杂、不易实现，有的原料粗糙、产物产率低，有的制备过程污染严重、副产物多，有的制取的产物精度、纯度低，产物形态、形貌变化大，其制备方法均不够理想。
发明内容
发明目的
本发明的目的就是针对背景技术的不足，采用一种新的反向化学沉淀法，通过溶解滴加七水合硫酸镁、硅烷偶联剂改性、洗涤、过滤、干燥等工序，制取高纯度纳米级氢氧化镁白色针状晶体粉末产物，以便在制备过程中达到不污染环境、减少工艺流程、提高产物的产收率、纯度、精度的目的。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：七水合硫酸镁、氢氧化钠、聚乙二醇、硅烷偶联剂(KH-560)、去离子水、二水合氯化钡、无水乙醇，其组合配比是：以克、毫升为计量单位
七水合硫酸镁：        MgSO4·7H2O                           12.3235g±0.0005g
氢氧化钠：            NaOH                                     4g±0.0005g
聚乙二醇(PEG 1000)    HO(CH2CH2O)nH                        0.1166g±0.0002g
硅烷偶联剂(KH-560)： 
Figure A20061001276400091
   0.1166g±0.0002g
去离子水：            H2O                                    5000ml±20ml
二水合氯化钡：        BaCl2·2H2O                           24.428g±0.0005g
无水乙醇：            CH3CH2OH                              50ml±1ml
制取方法如下：
(1)精选化学物质
对制备所需的化学物质原料要进行精选，并进行纯度控制：
七水合硫酸镁：        固态            ≥99.0％
氢氧化钠：            固态            ≥96.0％
聚乙二醇(PEG 1000)：  蜡状固体        平均分子量900-1100
硅烷偶联剂(KH-560)：  无色液体        ≥98％
去离子水：            液态            99.999％
二水合氯化钡：        固态            ≥99.5％
无水乙醇：            液态            ≥99.7％
(2)溶解七水合硫酸镁
将七水合硫酸镁12.3235g±0.0005g置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，磁力搅拌器搅拌5min±1min，使其溶解，成溶液；将烧杯中的溶液移入100ml容量瓶中，用去离子水40ml±1ml洗涤烧杯二次，并把洗涤溶液全部倒入容量瓶里，补充加入去离子水4ml，使容量瓶内溶液量为100ml±0.1ml，使摩尔浓度为0.5mol/L，成七水合硫酸镁水溶液；
(3)过滤
将七水合硫酸镁水溶液，置于玻璃漏斗中，用一层慢速定性分析滤纸进行过滤，滤除固体杂质，过滤时间为15min±3min；
(4)溶解氢氧化钠、聚乙二醇(PEG 1000)
将氢氧化钠4g±0.0005g，聚乙二醇(PEG 1000)0.1166g±0.0002g置于烧杯中，加入去离子水50ml±lml，磁力搅拌器搅拌5min±1min，成溶液；将烧杯中的溶液移入200ml容量瓶中，用去离子水60ml±1ml洗涤烧杯三次，并把洗涤液倒入200ml容量瓶中；补充加入去离子水90ml，使容量瓶内溶液量为200ml±0.15ml，使摩尔浓度为0.5mol/L，酸碱度pH值＝13，呈强碱性，成氢氧化钠、聚乙二醇水溶液；
(5)反向化学沉淀法滴加七水合硫酸镁水溶液
将盛有200ml±0.15ml氢氧化钠、聚乙二醇水溶液的锥形瓶置于磁力搅拌器上，进行均匀搅拌，同时在锥形瓶的上部插入滴液漏斗，然后将七水合硫酸镁水溶液100ml±0.1ml加入滴液漏斗中，向锥形瓶中缓慢滴入，边滴入、边磁力搅拌，滴入速度为1ml/min，滴入、持续搅拌时间为100min+10min，滴加温度为常温20℃±3℃；
在滴加过程中，七水合硫酸镁水溶液与氢氧化钠、聚乙二醇水溶液混合后将产生化学反应，反应式如下：
化学反应方程式：
式中：
MgSO4-硫酸镁
Mg(OH)2-氢氧化镁
Na2SO4-硫酸钠
聚乙二醇(PEG1000)与氢氧化镁吸附作用示意如下：
或
Figure A20061001276400112
式中：
OH-羟基
O-氧
C-碳
七水合硫酸镁水溶液滴加完成后，锥形瓶中的液体成凝胶混合液；
(6)静置、陈化
七水合硫酸镁、氢氧化钠、聚乙二醇凝胶混合液在锥形瓶中，在磁力搅拌器上继续搅拌，静置、陈化120min±5min；
(7)过滤
将静置、陈化后的凝胶混合液置于玻璃漏斗中，用一层慢速定性分析滤纸进行过滤，滤纸上的白色固体即为氢氧化镁初级产物；
(8)冲洗洗涤
用洗瓶向漏斗中的白色固体加入去离子水50ml±3ml，待漏斗中的去离子水全部滤过后，可继续加入去离子水50ml±3ml，视硫酸根SO4 2-检测情况重复进行冲洗洗涤20次；
(9)用二水合氯化钡溶液检测滤液中的硫酸根SO4 2-
将二水合氯化钡24.428g±0.0005g置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌5min±1min，成溶液；将烧杯内的溶液移入100ml容量瓶中，用去离子水40ml±1ml冲洗烧杯二次，将冲洗液一起倒入容量瓶中；补充去离子水6ml，使容量瓶溶液量为100ml±0.1ml，使摩尔浓度为1mol/L，成二水合氯化钡水溶液；将二水合氯化钡水溶液移入无色透明的滴液瓶中；
将表面皿置于漏斗颈下接取3滴滤液，用滴液瓶上的滴管吸取二水合氯化钡水溶液，将其滴于表面皿上的滤液中，若出现白色沉淀，则说明滤液中含有硫酸根SO4 2-，反复洗涤，反复检测，直至滤液中加入二水合氯化钡水溶液后不产生白色沉淀，此时滤液中已经不存在硫酸根SO4 2-，洗涤即可停止；
(10)真空干燥
将经过20次洗涤、检测后的白色固体，收集于专用容器中，然后置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度120℃±2℃，干燥时间180min±5min，干燥后即为白色粉末产物；
(11)研磨、过筛
将干燥后的白色粉末用玛瑙研钵、玛瑙研磨棒进行研磨；
然后用400目的筛网进行过筛；
研磨、过筛反复进行，得到超细氢氧化镁白色粉末产物；
(12)硅烷偶联剂(KH-560)改性处理
将超细氢氧化镁白色粉末置于锥形瓶中，然后加入去离子水50ml±1ml，将锥形瓶置于磁力搅拌器上进行搅拌，搅拌10min±2min后，加入硅烷偶联剂(KH-560)0.1166g±0.0002g，继续搅拌30min±2min，使其混合并进行改性反应，反应式如下：
式中：
HO-羟基
Si-硅
OCH3-甲氧基
Figure A20061001276400131
超细氢氧化镁白色粉末产物改性后，由亲水性变为疏水性；
(13)过滤
将改性后的超细氢氧化镁白色粉末硅烷偶联剂水溶液置于玻璃漏斗上，用一层慢速定性分析滤纸进行过滤；
(14)用无水乙醇洗涤、过滤二次
向漏斗中的白色粉末加入无水乙醇50ml±5ml，待无水乙醇全部滤过后，继续加入无水乙醇50ml±5ml，对漏斗中的白色粉末二次进行洗涤，滤纸上留下的白色粉末即为改性后的疏水性、超细氢氧化镁白色粉末；
(15)二次真空干燥
将改性、洗涤、过滤后的氢氧化镁白色粉末收集于专用容器中，然后置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度60℃±2℃，干燥时间30min±2min，干燥后即得到最终产物-疏水性、超细、松散、晶体、针状、白色氢氧化镁粉末；
(16)检测、分析、表征
对制备的疏水性、超细、松散、晶体、针状、白色氢氧化镁粉末要进行形貌、精度、纯度、成分、疏水性等检测分析；
用中国丹东Y-2000型X射线衍射仪(XRD)分析样品晶型结构；
用日本电子公司JEM-2010型高分辨透射电子显微镜(HRTEM)进行形貌分析，针状晶体直径为7～12nm，长度为50～100nm，纳米级；
(17)储存
对制备、检测合格的疏水性超细纳米级晶体针状氢氧化镁白色粉末收集于无色透明的玻璃容器中，置于阴凉干燥洁净的环境中，要防水、防潮、防酸侵蚀，储存温度为20℃±3℃，相对湿度≤40％。
所述的制备疏水性、超细、纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取是以七水合硫酸镁为原料，以氢氧化钠为酸碱度pH值的调节剂、沉淀剂，以聚乙二醇为分散剂，以去离子水、无水乙醇为清洗剂，以二水合氯化钡为检测剂，以硅烷偶联剂(KH-560)为改性剂。
所述的反向化学沉淀法滴加七水合硫酸镁水溶液，是将盛有氢氧化钠、聚乙二醇水溶液的锥形瓶置于磁力搅拌器上，然后在锥形瓶上插入滴液漏斗，将七水合硫酸镁水溶液加入滴液漏斗中，在磁力搅拌状态下，缓慢向锥形瓶滴入，滴入速度为1ml/min，滴加时间为100min+10min，滴加温度为20℃±3℃。
所述的硅烷偶联剂(KH-560)改性是将改性剂硅烷偶联剂(KH-560)、超细氢氧化镁白色粉末、去离子水按量比置于锥形瓶中，并将锥形瓶置于磁力搅拌器上，均匀搅拌，使其混合，进行改性反应，改性后的氢氧化镁由亲水性改为疏水性，搅拌、反应、改性时间为30min±2min。
所述的产物粉末洗涤、二水合氯化钡水溶液检测硫酸根，是先将二水合氯化钡与去离子水混合成二水合氯化钡水溶液，然后将表面皿置于漏斗颈下接取3滴滤液，用滴瓶上的滴管吸取二水合氯化钡溶液，将其滴于表面皿上的滤液中，若出现白色沉淀，则说明滤液中含有硫酸根SO4 2-，反复洗涤，反复检测，直至滤液中加入二水合氯化钡溶液后不产生白色沉淀，此时滤液中已经不存在硫酸根SO4 2-，洗涤即可停止。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，采用了新的制备工艺流程，先对所用的化学物质原料进行精选，并进行纯度控制，先制备七水合硫酸镁水溶液，然后制备氢氧化钠、聚乙二醇水溶液，再用反向化学沉淀法将七水合硫酸镁水溶液滴加到氢氧化钠、聚乙二醇水溶液内，进行化学反应，经二水合氯化钡溶液检测、洗涤、过滤、烘干、研磨、过筛制得超细白色粉末产物，再经硅烷偶联剂(KH-560)改性处理，最终制成高纯度的疏水性、超细、松散、晶体、针状氢氧化镁白色粉末，它是以七水合硫酸镁为原料，以氢氧化钠为酸碱度pH值调节剂、沉淀剂，以聚乙二醇为分散剂，以去离子水、无水乙醇为清洗剂，以二水合氯化钡为硫酸根离子检测剂，以硅烷偶联剂(KH-560)为改性剂，该制取方法使用设备少，工艺流程短，不污染环境，产收率高，可达96％，产物纯度好，可达95.5％，产物精度高，针状晶体直径为7～12nm，长度为50～100nm，是十分理想的制取高纯度、疏水性、超细、纳米级氢氧化镁的方法，此阻燃剂可与多种有机物匹配进行阻燃材料生产。
附图说明
图1为制备工艺流程图
图2为反向化学沉淀法制备状态图
图3为硅烷偶联剂改性状态图
图4为产物XRD衍射强度与衍射角坐标关系图
图5为产物放大5万倍高分辨(HRTEM)形貌图
图中所示，件号清单如下：
1.磁力搅拌器，2.电源开关，3.锥形瓶，4.滴液管，5.滴液开关，6.滴液漏斗，7.七水合硫酸镁水溶液，8.氢氧化钠聚乙二醇水溶液，9.搅拌器功率控制器，10.锥形塞，11.加液漏斗，12.氢氧化镁硅烷偶联剂水溶液。
实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，是制取疏水性超细氢氧化镁工艺流程图，要严格按照工艺流程和工艺参数进行，按序操作。
对制备所需的化学物质原料要严格精选，并进行精度、纯度控制，不得有杂质介入，防止发生副反应，产生副产物，以免影响氢氧化镁的阻燃性能。
对制取和化学反应中使用的化学物质原料要严格称量，确保化学反应按摩尔比精确进行，以优化反应参数，避免不必要的浪费。
在制备疏水性、超细、纳米级氢氧化镁中使用的化学物质原料是在预先设置的数值范围内确定的，以克、毫升为计量单位，当进行工业化制取时，以千克、升为计量单位。
制取所需的锥形瓶、磁力搅拌器、滴液漏斗、烧杯、专用容器、表面皿、储存器皿、真空干燥箱、玛瑙研钵、研磨棒、慢速定性滤纸、筛网等要保持洁净，不得有杂质介入，以免生成副产物和影响制备。
本发明是采用反向化学沉淀法制备氢氧化镁的，并在反应过程中引入高分子分散剂聚乙二醇来控制产物形貌，是超常规试验制取，是用七水合硫酸镁水溶液向氢氧化钠聚乙二醇水溶液内滴加，这就能很好地控制反应体系的酸碱度pH值＝13，在强碱下进行，氢氧化镁的Zeta电位|ζ|始终≥0.03V，可有效地避免发生二次凝聚，有助于获得产物粒径小、分布均匀的纳米粉粒。
如果采用正向沉淀法制取氢氧化镁，是在七水合硫酸镁、分散剂聚乙二醇水溶液内滴加沉淀剂、pH值调节剂氢氧化钠，正向沉淀会造成沉淀剂的局部浓度过高，使沉淀物极易夹带其它杂质并且出现粒度不均匀等问题，而且沉淀微粒的电位经历了由正到负，绝对值由大变小、又变大的过程，颗粒会发生二次凝聚，会影响产物粉粒的粒径，故不采用正向沉淀法。
分散剂聚乙二醇的添加会影响产物晶体的生长方向，可使产物极性较弱的面显露较多，极性较强的面显露较少，使生成的氢氧化镁表面极性降低，结构趋于稳定，聚乙二醇可以控制颗粒的大小，改变颗粒的分散性，还会影响产物晶体的生长取向，故应严格控制。
硅烷偶联剂(KH-560)的改性是十分重要的，将直接影响和改变氢氧化镁的化学性质和与其它有机化合物的匹配，使产物由亲水性变成疏水性。
图2所示，是反向沉淀法制备氢氧化镁的反应状态图，是用磁力搅拌器和锥形瓶来完成的，在磁力搅拌器1的上部置放锥形瓶3，锥形瓶3的上部置放滴液漏斗6，滴液漏斗6连接滴液管4并经锥形塞10插入锥形瓶3中，滴液管4的上部设有滴液控制开关5，滴液漏斗6内置放七水合硫酸镁水溶液7，经滴液管4滴入锥形瓶3中，与瓶中的氢氧化钠聚乙二醇水溶液8混合，即为反向滴加沉淀，并进行化学反应，锥形塞10起密封作用，滴液控制开关5控制滴液滴入速度，磁力搅拌器上设有电源开关2，搅拌功率控制器9。
图3所示，是硅烷偶联剂改性状态图，在磁力搅拌器1的上部设有锥形瓶3，锥形瓶3的上部设有锥形塞10，锥形塞10上设有加液漏斗11，并由滴液管4直通锥形瓶3内，氢氧化镁+去离子水+硅烷偶联剂由加液漏斗11内加入锥形瓶3中，经磁力搅拌器1磁力搅拌成氢氧化镁硅烷偶联剂混合液，并进行改性反应。
图4所示，是产物XRD衍射强度与衍射角坐标关系图，纵坐标是衍射强度指数，横坐标是2倍的衍射角，(001)面是非极性面，(110)面是极性面，(001)面与(110)面衍射强度之比I(001)/I(110)＝1.43。
图5所示，是产物放大5万倍高分辨(HRTEM)形貌图，由图可知产物为松散的针状结晶粉体，呈不规则排列，标尺单位为50nm，针状颗粒的直径为7～12nm，长度为50～100nm。
实施例1.
各制取设备、实验仪器处于准工作状态；
精选化学物质原料，并进行纯度控制；
溶解七水合硫酸镁：
将七水合硫酸镁12.3235g±0.0005g置于烧杯中；
加入去离子水50ml±1ml；
磁力搅拌器搅拌5min±1min，使其溶解，成溶液；
将烧杯中的溶液移入100ml容量瓶中；
用去离子水40ml±1ml洗涤烧杯二次，并把洗涤液倒入100ml容量瓶中；
补充加入去离子水4ml，使容量瓶内溶液量为100ml±0.1ml，使摩尔浓度为0.5mol/L，成七水合硫酸镁水溶液；
过滤：用一层慢速定性滤纸在玻璃漏斗上过滤，滤除固体杂质；
溶解氢氧化钠、聚乙二醇(PEG 1000)：
将氢氧化钠4g±0.0005g、聚乙二醇(PEG 1000)0.1166g±0.0002g置于烧杯中；
加入去离子水50ml±1ml；
磁力搅拌器搅拌5min±1min，成溶液；
将烧杯中的溶液移入200ml容量瓶中；
用去离子水60ml±1ml洗涤烧杯三次，并把洗涤液倒入200ml容量瓶中；
补充加入去离子水90ml，使容量瓶内溶液量为200ml±0.15ml，使摩尔浓度为0.5mol/L，酸碱度pH值＝13，呈强碱性，成氢氧化钠聚乙二醇水溶液；
反向化学沉淀法滴加七水合硫酸镁水溶液：
将锥形瓶置于磁力搅拌器上；
加入氢氧化钠聚乙二醇水溶液200ml±0.15ml；
开启磁力搅拌器，进行搅拌；
在锥形瓶上插入滴液漏斗；
将七水合硫酸镁100ml±0.1ml加入滴液漏斗中，向锥形瓶中缓慢滴入，由控制器控制滴入速度，滴入速度为1ml/min，边滴入、边搅拌，持续滴入、搅拌时间为100min+10min；
滴加温度为20℃±3℃；
滴加、搅拌过程中，将产生化学反应；
七水合硫酸镁水溶液滴加完成后，锥形瓶中的液体成凝胶混合液；
静置、陈化：锥形瓶的七水合硫酸镁、氢氧化钠、聚乙二醇凝胶混合液继续在磁力搅拌器上搅拌、静置、陈化120min±5min；
过滤：将静置、陈化后的凝胶混合液置于玻璃漏斗中，用一层慢速定性滤纸进行过滤，滤纸上留存的白色固体，即为氢氧化镁初级产物；
冲洗洗涤：将去离子水50ml±3ml加入过滤漏斗中，冲洗白色固体，视硫酸根SO4 2-含量的检测情况重复进行冲洗洗涤20次；
用二水合氯化钡溶液检测滤液中的硫酸根SO4 2-：
将二水合氯化钡24.428g±0.0005g，置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌5min±1min，成溶液；
将烧杯内的溶液移入100ml容量瓶中，用去离子水40ml±1ml冲洗烧杯二次，将冲洗液一起倒入容量瓶中；
补充去离子水6ml，使容量瓶溶液量为100ml±0.1ml，使摩尔浓度为1mol/L，成二水合氯化钡水溶液；
将二水合氯化钡水溶液移入无色透明的滴液瓶中；
接取过滤、洗涤液三滴于表面皿上，滴入二水合氯化钡水溶液，进行沉淀反应；表面皿上出现白色沉淀物说明有硫酸SO4 2-存在，当表面皿上不出现白色沉淀物时，即可停止冲洗洗涤、过滤；
真空干燥：将冲洗洗涤、过滤、检测、过滤后的白色固体收集于专用容器，置于真空干燥箱中干燥，温度120℃±2℃，时间180min±5min，干燥后为白色粉末产物；
研磨、过筛：白色粉末用玛瑙研钵、研棒研磨，用400目筛网过筛，研磨、过筛反复进行，得到超细氢氧化镁白色粉末产物；
硅烷偶联剂(KH-560)改性：
将超细白色粉末置于锥形瓶中，加入去离子水50ml±1ml；
将锥形瓶置于磁力搅拌器上搅拌10min±2min，加入硅烷偶联剂(KH560)0.1166g±0.0002g，继续搅拌30min±2min，进行改性反应；
改性后由亲水性变为疏水性；
过滤：改性后的氢氧化镁硅烷偶联剂水溶液，置于过滤漏斗上，用一层慢速定性滤纸过滤；
无水乙醇洗涤、过滤二次：向过滤漏斗中加入无水乙醇50ml±5ml，进行冲洗洗涤、过滤二次，过滤后，滤纸上留存白色粉末，即为改性后的氢氧化镁产物；
二次真空干燥：将改性、洗涤、过滤后的白色粉末收集于专用容器中，置于真空干燥箱中干燥，温度60℃±2℃，时间30min±2min，干燥后即得到最终产物：疏水性、超细、松散、晶体、针状、白色氢氧化镁粉末；
通过以上工艺程序，从而完成了制取的全过程。

Claims (5)

1.一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，其特征在于：本发明使用的化学物质材料为：七水合硫酸镁、氢氧化钠、聚乙二醇、硅烷偶联剂(KH-560)、去离子水、二水合氯化钡、无水乙醇，其组合配比是：以克、毫升为计量单位
七水合硫酸镁：        MgSO4·7H2O                     12.3235g±0.0005g
氢氧化钠：            NaOH                               4g±0.0005g
聚乙二醇(PEG 1000)    HO(CH2CH2O)nH                  0.1166g±0.0002g
硅烷偶联剂(KH-560)： 0.1166g±0.0002g
去离子水：            H2O                              5000ml±20ml
二水合氯化钡：        BaCl2·2H2O                     24.428g±0.0005g
无水乙醇：            CH3CH2OH                        50ml±1ml
制取方法如下：
(1)精选化学物质
对制备所需的化学物质原料要进行精选，并进行纯度控制：
七水合硫酸镁：           固态          ≥99.0％
氢氧化钠：               固态          ≥96.0％
聚乙二醇(PEG 1000)：     蜡状固体      平均分子量900-1100
硅烷偶联剂(KH-560)：     无色液体      ≥98％
去离子水：               液态          99.999％
二水合氯化钡：           固态          ≥99.5％
无水乙醇：               液态          ≥99.7％
(2)溶解七水合硫酸镁
将七水合硫酸镁12.3235g±0.0005g置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，磁力搅拌器搅拌5min±1min，使其溶解，成溶液；将烧杯中的溶液移入100ml容量瓶中，用去离子水40ml±1ml洗涤烧杯二次，并把洗涤溶液全部倒入容量瓶里，补充加入去离子水4ml，使容量瓶内溶液量为100ml±0.1ml，使摩尔浓度为0.5mol/L，成七水合硫酸镁水溶液；
(3)过滤
将七水合硫酸镁水溶液，置于玻璃漏斗中，用一层慢速定性分析滤纸进行过滤，滤除固体杂质，过滤时间为15min±3min；
(4)溶解氢氧化钠、聚乙二醇(PEG 1000)
将氢氧化钠4g±0.0005g，聚乙二醇(PEG 1000)0.1166g±0.0002g置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，磁力搅拌器搅拌5min±1min，成溶液；将烧杯中的溶液移入200ml容量瓶中，用去离子水60ml±1ml洗涤烧杯三次，并把洗涤液倒入200ml容量瓶中；补充加入去离子水90ml，使容量瓶内溶液量为200ml±0.15ml，使摩尔浓度为0.5mol/L，酸碱度pH值＝13，呈强碱性，成氢氧化钠、聚乙二醇水溶液；
(5)反向化学沉淀法滴加七水合硫酸镁水溶液
将盛有200ml±0.15ml氢氧化钠、聚乙二醇水溶液的锥形瓶置于磁力搅拌器上，进行均匀搅拌，同时在锥形瓶的上部插入滴液漏斗，然后将七水合硫酸镁水溶液100ml±0.1ml加入滴液漏斗中，向锥形瓶中缓慢滴入，边滴入、边磁力搅拌，滴入速度为1ml/min，滴入、持续搅拌时间为100min+10min，滴加温度为常温20℃±3℃；
在滴加过程中，七水合硫酸镁水溶液与氢氧化钠、聚乙二醇水溶液混合后将产生化学反应，反应式如下：
化学反应方程式：
式中：
MgSO4-硫酸镁
Mg(OH)2-氢氧化镁
Na2SO4-硫酸钠
聚乙二醇(PEG1000)与氢氧化镁吸附作用示意如下：
Figure A2006100127640003C2
或
式中：
OH-羟基
O-氧
C-碳
七水合硫酸镁水溶液滴加完成后，锥形瓶中的液体成凝胶混合液；
(6)静置、陈化
七水合硫酸镁、氢氧化钠、聚乙二醇凝胶混合液在锥形瓶中，在磁力搅拌器上继续搅拌，静置、陈化120min±5min；
(7)过滤
将静置、陈化后的凝胶混合液置于玻璃漏斗中，用一层慢速定性分析滤纸进行过滤，滤纸上的白色固体即为氢氧化镁初级产物；
(8)冲洗洗涤
用洗瓶向漏斗中的白色固体加入去离子水50ml±3ml，待漏斗中的去离子水全部滤过后，可继续加入去离子水50ml±3ml，视硫酸根SO4 2-检测情况重复进行冲洗洗涤20次；
(9)用二水合氯化钡溶液检测滤液中的硫酸根SO4 2-
将二水合氯化钡24.428g±0.0005g置于烧杯中，加入去离子水50ml±1ml，将烧杯置于磁力搅拌器上搅拌5min±1min，成溶液；将烧杯内的溶液移入100ml容量瓶中，用去离子水40ml±1ml冲洗烧杯二次，将冲洗液一起倒入容量瓶中；补充去离子水6ml，使容量瓶溶液量为100ml±0.1ml，使摩尔浓度为1mol/L，成二水合氯化钡水溶液；将二水合氯化钡水溶液移入无色透明的滴液瓶中；
将表面皿置于漏斗颈下接取3滴滤液，用滴液瓶上的滴管吸取二水合氯化钡水溶液，将其滴于表面皿上的滤液中，若出现白色沉淀，则说明滤液中含有硫酸根SO4 2-，反复洗涤，反复检测，直至滤液中加入二水合氯化钡水溶液后不产生白色沉淀，此时滤液中已经不存在硫酸根SO4 2-，洗涤即可停止；
(10)真空干燥
将经过20次洗涤、检测后的白色固体，收集于专用容器中，然后置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度120℃±2℃，干燥时间180min±5min，干燥后即为白色粉末产物；
(11)研磨、过筛
将干燥后的白色粉末用玛瑙研钵、玛瑙研磨棒进行研磨；
然后用400目的筛网进行过筛；
研磨、过筛反复进行，得到超细氢氧化镁白色粉末产物；
(12)硅烷偶联剂(KH-560)改性处理
将超细氢氧化镁白色粉末置于锥形瓶中，然后加入去离子水50ml±1ml，将锥形瓶置于磁力搅拌器上进行搅拌，搅拌10min±2min后，加入硅烷偶联剂(KH-560)0.1166g±0.0002g，继续搅拌30min±2min，使其混合并进行改性反应，反应式如下：
式中：
HO-羟基
Si-硅
OCH3-甲氧基
Figure A2006100127640005C2
-γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基超细氢氧化镁白色粉末产物改性后，由亲水性变为疏水性；
(13)过滤
将改性后的超细氢氧化镁白色粉末硅烷偶联剂水溶液置于玻璃漏斗上，用一层慢速定性分析滤纸进行过滤；
(14)用无水乙醇洗涤、过滤二次
向漏斗中的白色粉末加入无水乙醇50ml±5ml，待无水乙醇全部滤过后，继续加入无水乙醇50ml±5ml，对漏斗中的白色粉末二次进行洗涤，滤纸上留下的白色粉末即为改性后的疏水性、超细氢氧化镁白色粉末；
(15)二次真空干燥
将改性、洗涤、过滤后的氢氧化镁白色粉末收集于专用容器中，然后置于真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度60℃±2℃，干燥时间30min±2min，干燥后即得到最终产物—疏水性、超细、松散、晶体、针状、白色氢氧化镁粉末；
(16)检测、分析、表征
对制备的疏水性、超细、松散、晶体、针状、白色氢氧化镁粉末要进行形貌、精度、纯度、成分、疏水性等检测分析；
用中国丹东Y-2000型X射线衍射仪(XRD)分析样品晶型结构；
用日本电子公司JEM-2010型高分辨透射电子显微镜(HRTEM)进行形貌分析，针状晶体直径为7～12nm，长度为50～100nm，纳米级；
(17)储存
对制备、检测合格的疏水性超细纳米级晶体针状氢氧化镁白色粉末收集于无色透明的玻璃容器中，置于阴凉干燥洁净的环境中，要防水、防潮、防酸侵蚀，储存温度为20℃±3℃，相对湿度≤40％。
2.根据权利要求1所述的一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，其特征在于：所述的制备疏水性、超细、纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取是以七水合硫酸镁为原料，以氢氧化钠为酸碱度pH值的调节剂、沉淀剂，以聚乙二醇为分散剂，以去离子水、无水乙醇为清洗剂，以二水合氯化钡为检测剂，以硅烷偶联剂(KH-560)为改性剂。
3.根据权利要求1所述的一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，其特征在于：所述的反向化学沉淀法滴加七水合硫酸镁水溶液，是将盛有氢氧化钠、聚乙二醇水溶液的锥形瓶置于磁力搅拌器上，然后在锥形瓶上插入滴液漏斗，将七水合硫酸镁水溶液加入滴液漏斗中，在磁力搅拌状态下，缓慢向锥形瓶滴入，滴入速度为1ml/min，滴加时间为100min+10min，滴加温度为20℃±3℃。
4.根据权利要求1所述的一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，其特征在于：所述的硅烷偶联剂(KH-560)改性是将改性剂硅烷偶联剂(KH-560)、超细氢氧化镁白色粉末、去离子水按量比置于锥形瓶中，并将锥形瓶置于磁力搅拌器上，均匀搅拌，使其混合，进行改性反应，改性后的氢氧化镁由亲水性改为疏水性，搅拌、反应、改性时间为30min±2min。
5.根据权利要求1所述的一种疏水性超细纳米级阻燃剂氢氧化镁的制取方法，其特征在于：所述的产物粉末洗涤、二水合氯化钡水溶液检测硫酸根，是先将二水合氯化钡与去离子水混合成二水合氯化钡水溶液，然后将表面皿置于漏斗颈下接取3滴滤液，用滴瓶上的滴管吸取二水合氯化钡溶液，将其滴于表面皿上的滤液中，若出现白色沉淀，则说明滤液中含有硫酸根SO4 2-，反复洗涤，反复检测，直至滤液中加入二水合氯化钡溶液后不产生白色沉淀，此时滤液中已经不存在硫酸根SO4 2-，洗涤即可停止。
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Denomination of invention: Preparation method of hydrophobic ultrafine nanometer fire retardant magnesium hydroxide

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