CS268066B1

CS268066B1 - Method of magnesium hydroxide preparation

Info

Publication number: CS268066B1
Application number: CS864498A
Authority: CS
Inventors: Petr Ing Csc Lostak; Jaromir Prof Drsc Horak; Miroslav Rndr Predota; Otakar Ing Csc Sohnel
Original assignee: Petr Ing Csc Lostak; Jaromir Prof Drsc Horak; Miroslav Rndr Predota; Otakar Ing Csc Sohnel
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS449886A1

Abstract

Horečnatá sloučenina, jako je například uhličitan horečnatý, se smísí s 0,1 až 10 hmot. uhličitanu, hydroxidu nebo dusičnanu alkalického kovu, / jako je například uhličitan- sodný, tato smžs se kalcinaci převede ne oxid, který se působením vody při teplotě 40 až 3C0 C po dobu 5 až 100 minut převede na hydroxid, hořečnatý. Takto připravený hydroxid je vhodný jako plnivo například do polyolefinů.A magnesium compound such as magnesium carbonate is mixed with 0.1 to 10 wt. carbonate, hydroxide or alkali metal nitrate, such as sodium carbonate, this not calcination can be converted to calcination which is treated with water at temperature 40 to 3 ° C converts for 5 to 100 minutes to magnesium hydroxide. So prepared the hydroxide is suitable as a filler for example polyolefins.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy hydroxidu hořečnatého, vhodného zejména jako plnivo do polyolefinů.The invention relates to a process for the preparation of magnesium hydroxide, which is particularly suitable as a filler in polyolefins.

V současné dob? .jsou ve stále stoupající míře ve stavebnictví, elektrotechnice, dopravě atd. požadovány hmoty se sníženou hořlavostí, přednostně zcela nehořlavé. Podle stávající technologie se hořlavost polyolefinů snižuje přísadami chlorovaných organických látek a sloučenin antimonu. Tyto kompozity však mají i přes svou sníženou hořlavost nepříznivé vlastnosti, spočívající především v tom, že v případěpožáru uvolňují silně korozní a jedovaté dýmy, které logicky omezují oblasti jejich použití.Currently? .compounds with reduced flammability, preferably completely non-flammable, are increasingly required in construction, electrical engineering, transport, etc. According to current technology, the flammability of polyolefins is reduced by the addition of chlorinated organic substances and antimony compounds. However, despite their reduced flammability, these composites have unfavorable properties, consisting mainly in the fact that in the event of a fire they release highly corrosive and toxic fumes, which logically limit the areas of their use.

. K eřiminaei těchto vlastností došlo při použití hydroxidu horečnatého jako plniva, který potlačuje, až za příznivých okolností zcela zamezuje hořlavosti kompozitu a zplodiny jeho tepelného rozkladu jsou zcela neškodné.. The determination of these properties has occurred with the use of magnesium hydroxide as a filler, which suppresses, under favorable circumstances, completely prevents the flammability of the composite and the products of its thermal decomposition are completely harmless.

V současné době je známo několik metod výroby hydroxidu horečnatého, a to a/ metody založené na hydrataci oxidu horečnatého připraveného tepelnou dekompozicí například uhličitanu, šíavelanu či dusičnanu horečnatého. Stupen konverze oxidu hořečnatého na hydroxid horečnatý je výrazně závislý na velikosti, morfologii a struktuře částic oxidu hořečnatého a na jeho reaktivitě, b/ metody založené na srážení hydroxidu hořečnatého z vodných roztoků hořečnatých solí alkaliemi. Při tomto způsobu výroby může absorpce aniontú a kationtů výchozích solí či alkálií na malé částice sraženiny vést kc značnému znečištění konečného produktu. Tento jev je zvláště výrazný pri použití dusičnanu hořečnatého, c/ elektrolýzou například roztoku chloridu horečnatého při vysoké proudové hustotě.Several methods for the production of magnesium hydroxide are currently known, namely methods based on the hydration of magnesium oxide prepared by thermal decomposition of, for example, carbonate, oxalate or magnesium nitrate. The degree of conversion of magnesium oxide to magnesium hydroxide is strongly dependent on the size, morphology and structure of the magnesium oxide particles and its reactivity, b) methods based on the precipitation of magnesium hydroxide from aqueous solutions of magnesium salts by alkalis. In this production process, the absorption of anions and cations of the starting salts or alkalis on small particles of the precipitate can lead to considerable contamination of the final product. This phenomenon is particularly pronounced when magnesium nitrate is used, c) by electrolysis of, for example, a magnesium chloride solution at a high current density.

Použitelnost hydroxidu hořečnatého jako plniva do polyolefinů je podmíněna tvarem a ve“ líkostí jeho částic, měrným povrchem a obsahem vedlejších iontů. Preparát, který vyhovuje jako plnivo do polyolefinů se vyznačuje lístečkovými hexagonálními krystaly o velikosti kóo lem 1 yun a měrným povrchem do 10 m“/g. Tento hydroxid, zapracovaný do polyolefinů, kromě nehořlavosti ovlivňuje navíc ještě příznivě mechanické vlastnosti výsledného kompozitu.The usefulness of magnesium hydroxide as a filler in polyolefins is conditioned by the shape and size of its particles, the specific surface area and the content of side ions. The preparation, which is suitable as a filler for polyolefins, is characterized by leaf-shaped hexagonal crystals with a size of 1 yun and a specific surface area of up to 10 m 2 / g. This hydroxide, incorporated into polyolefins, in addition to non-flammability, also has a favorable effect on the mechanical properties of the resulting composite.

Příprava hydroxidu hořečnatého v kvalitě pro plniva je vypracována bučí srážením z mořské vody, anebo z velmi zředěných roztoků horečnatých solí srážením alkaliemi. Běžně vyráběný hydroxid horečnatý, například nitrátovou technologii z dolomitu, je jako plnivo nepoužitelný, nebot mění barvu kompozitu a podstatně zhoršuje i jeher mechanické vlastnosti.The preparation of magnesium hydroxide in the quality for fillers is carried out either by precipitation from seawater or from very dilute solutions of magnesium salts by alkali precipitation. Conventionally produced magnesium hydroxide, for example nitrate technology from dolomite, is unusable as a filler because it changes the color of the composite and significantly impairs its mechanical properties.

Jelikož ve vnitrozemských státech lze, pokud se jedná o větší množství hydroxidu hořečnatého, jen obtížně realizovat technologie, vycházející z velmi zředěných roztoků hořečnatých solí a technologie založené na srážení koncentrovaných roztoků poskytují produkt s nevhodnými vlastnostmi, zbývají technologie založené na hydrataci oxidu hořečnatého. Známé hydratační postupy však poskytují hydroxid horečnatý, který má příliš malé částice a navíc tepelná dekompozice například uhličitanu hořečnatého na oxid hořečnatý probíhá při takových teplotách, že výsledný oxid hořečnatý nehydratuje v dalším stupni technologie úplně, což snižuje kvalitu a užitné vlastnosti takto vyrobeného plniva do polyolefinů.As technologies based on highly dilute magnesium salt solutions and technologies based on the precipitation of concentrated solutions provide products with unsuitable properties in the case of larger amounts of magnesium hydroxide in landlocked countries, technologies based on the hydration of magnesium oxide remain. However, known hydration processes provide magnesium hydroxide which has too small particles and, in addition, thermal decomposition of, for example, magnesium carbonate to magnesium oxide takes place at such temperatures that the resulting magnesium oxide does not completely hydrate in the next stage of technology, reducing the quality and performance of polyolefin fillers. .

Řešením problému se jeví způsob přípravy hydroxidu horečnatého, vhodného zejména jako plnivo do polyolefinů, podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že hořeč« natá sloučenina, jako je například uhličitan hořečnatý, štavelan hořečnatý a dusičnan horečnatý, se smísí s 0,1 až 10 £ hmot, uhličitanu, hydroxidu nebo dusičnanu alkalického kovu, nejlépe uhličitanu sodného, a tato směs se převede kalcinací na oxid hořečnatý, který se působením vody po dobu 5 až 100 minut a při teplotě 40 až 300 °C převede na hydroxid hořečnatý. Kalcinaci lze výhodně provádět při teplotě 400 až 700 °C. Hydrataci oxidu hořečnatého lze výhodně' provádět při teplotě 70 až 100 °C po dobu 10 až 20 minut.The solution to the problem appears to be a process for the preparation of magnesium hydroxide, suitable in particular as a filler for polyolefins, according to the present invention, which consists in mixing a magnesium compound such as magnesium carbonate, magnesium oxalate and magnesium nitrate with 0.1 to 10% by weight of an alkali metal carbonate, hydroxide or nitrate, preferably sodium carbonate, and this mixture is converted to magnesium oxide by calcination, which is converted to magnesium hydroxide by the action of water for 5 to 100 minutes and at a temperature of 40 to 300 ° C. The calcination can preferably be performed at a temperature of 400 to 700 ° C. The hydration of magnesium oxide can be preferably carried out at a temperature of 70 to 100 ° C for 10 to 20 minutes.

Způsob podle vynálezu je založen na nově objevené skutečnosti a to, že přídavek solíThe process according to the invention is based on the newly discovered fact and that the addition of salts

-2- CS 268 066 Bl alkalických kovů k výchozímu uhličitanu horečnatému značné snižuje teplotu jeho dekompozice, jejímž výsledkem je velmi reaktivní oxid horečnatý, pokud jde o jeho následnou hydrataci, a současně způsobuje zvětšení velikosti částic vznikajícího oxidu horečnatého, a tím i výsledného hydroxidu horečnatého, který se tím jeví jako velmi vhodné plnivo například do polyolefinú. Snížení teploty rozkladu vede navíc v průmyslovém měřítku k výrazným energetickým úsporám.-2- EN 268 066 B1 alkali metals to the starting magnesium carbonate significantly reduces the temperature of its decomposition, which results in highly reactive magnesium oxide in terms of its subsequent hydration, and at the same time causes an increase in particle size of the resulting magnesium oxide and thus the resulting magnesium hydroxide. , which thus appears to be a very suitable filler for polyolefins, for example. In addition, lowering the decomposition temperature leads to significant energy savings on an industrial scale.

V dalším se uvádějí výsledky různých experimentů, dokazující účinek způsobu podle vynálezu.The following are the results of various experiments demonstrating the effect of the method according to the invention.

Příklad 1Example 1

S cílem porovnat teplotu rozkladu výchozího čistého uhličitanu hořečnatého a téhož uhličitanu horečnatého obsahujícího přídavek 5 % hmot, dusičnanu litného byl vyšetřován průběh tepelné dekompozice obou vzorků diferenciální termickou analýzou. Z porovnání získaných výsledku vyplývá, že teplota rozkladu uhličitanu hořečnatého, která byla 515 °C, se přídavkem 5 r hmot, dusičnanu litného snížila na 410 °C.In order to compare the decomposition temperature of the starting pure magnesium carbonate and the same magnesium carbonate containing the addition of 5% by weight of lithium nitrate, the course of thermal decomposition of both samples was investigated by differential thermal analysis. A comparison of the results obtained shows that the decomposition temperature of magnesium carbonate, which was 515 DEG C., was reduced to 410 DEG C. by the addition of 5% by weight of lithium nitrate.

Příklad 2Example 2

Za účelem vyšetření možného vlivu přídavku solí alkalických kovů na velikost částic oxidu hořečnatého, vznikajícího tepelným rozkladem uhličitanu hořečnatého, byl proveden rozklad samotného uhličitanu hořečnatého a uhličitanu hořečnatého s přídavkem 5 % hmot, uhličitanu sodného. Vzorek obsahující 5 hmot, uhličitanu sodného byl připraven rozmícháním 10 g uhličitanu hořečnatého v roztoku odpovídajícího množství uhličitanu stodného, vysušením vzniklé vodní suspenze a vyžíháním tohoto zbytku při teploté 600 °C po dobu 24 hodin. Za stejných podmínek byl vyžíhán také výchozí uhličitan horečnatý bez příměsí.In order to investigate the possible effect of the addition of alkali metal salts on the particle size of magnesium oxide formed by the thermal decomposition of magnesium carbonate, the decomposition of magnesium carbonate alone and magnesium carbonate was performed with the addition of 5% by weight of sodium carbonate. A sample containing 5 wt.% Of sodium carbonate was prepared by stirring 10 g of magnesium carbonate in a solution of an appropriate amount of stearate carbonate, drying the resulting aqueous suspension and annealing the residue at 600 ° C for 24 hours. Under the same conditions, the starting magnesium carbonate without impurities was also calcined.

Analýzou šířky difrakčních linií RTG difraktogramů obou připravených preparátů byly stanoveny tyto střední hodnoty velikosti částic pro MgCOj................ 14,5 nm pro MgCOj +· 5 % J^CO^ 29,1 nmBy analyzing the width of the diffraction lines of the X-ray diffractograms of both prepared preparations, the following mean values of particle size were determined for MgCO 3 ................ 14.5 nm for MgCO 3 + · 5% J 2 CO 2 29, 1 nm

Je tedy zřejmé, že přídavek sody k výchozímu uhličitanu hořečnatému má za následek zvětšení velikosti částic oxidu hořečnatého, vznikající jeho tepelným rozkladem. Stejný efekt byl pozorován při přídavku solí dalších alkalických kovů.Thus, it is clear that the addition of soda to the starting magnesium carbonate results in an increase in the particle size of the magnesium oxide resulting from its thermal decomposition. The same effect was observed with the addition of other alkali metal salts.

Příklad 3Example 3

Vzorky samotného uhličitanu hořečnatého a uhličitanu hořečnatého s příměsí 1 fí uhličitanu sodného byly kalcinovány při teplotě 600 °C po dobu 4 hodin ve vzdušné atmosféře. Získaný produkt - oxid hořečnatý - jehož střední hodnota velikosti částic stanovená rozborem tvaru difrakčních linií roentgenových difraktogramů činila 21 a 39 nm, byl v obou případech uveden do kontaktu s vodní parou o teplotě 95 °C po dobu 15 minut. Produkty reakce byly podrobeny roentgenostrukturální analýze, jejíž výsledek ukázal, že v případě směsi obsahující uhličitan sodný je produktem hydroxid hořečnatý. Při sledování tvaru částic pod elektronovým mikroskopem se ukázalo, že hydroxid hořečnatý vytváří krystality tvaru šestiúhelníkových lístečků, které jsou žádoucí při využití hydroxidu hořečnatého jako plniva do plastických hmot. Při sledování dielektrických ztrát v oscilačním obvodu bylo prokázáno, že změny činitele jakosti obvodu způsobené sorpcí vody na povrchu vzorku jsou větší v případě, že oxid hořečnatý obsahuje uhličitan sodný, než jen u čistého oxidu hořečnatého. To prokazuje, že přídavek sedy prohlubuje sorpci vody na povrchu oxidu horečnatého, a tak usnadňuje a urychluje jeho hydrataci.Samples of magnesium carbonate alone and magnesium carbonate with 1 .mu.l of sodium carbonate were calcined at 600 DEG C. for 4 hours in an air atmosphere. The product obtained - magnesium oxide - whose mean particle size value determined by analyzing the shape of the diffraction lines of the X-ray diffractograms was 21 and 39 nm, was in both cases contacted with steam at 95 ° C for 15 minutes. The reaction products were subjected to X-ray diffraction analysis, which showed that in the case of a mixture containing sodium carbonate, the product was magnesium hydroxide. Examination of the particle shape under an electron microscope has shown that magnesium hydroxide forms hexagonal leaf-shaped crystals, which are desirable when using magnesium hydroxide as a filler in plastics. When monitoring the dielectric losses in the oscillating circuit, it was shown that the changes in the circuit quality factor caused by the sorption of water on the sample surface are greater when magnesium oxide contains sodium carbonate than just pure magnesium oxide. This demonstrates that the addition of sediment enhances the sorption of water on the surface of magnesium oxide, thus facilitating and accelerating its hydration.

Claims

SUBJECT OF INTEREST

I. Process for the preparation of magnesium hydroxide, suitable in particular as a filler in polyolefins, characterized in that a magnesium compound, such as magnesium carbonate, magnesium iodate and magnesium nitrate, is mixed with 0.1 to 10% by weight of carbonate, hydroxide or nitrate of alkali metal, preferably sodium carbonate, this mixture is converted by calcination to magnesium oxide, which is converted to magnesium hydroxide by the action of water for 5 to 100 minutes and at a temperature of 40 to 300 ° C.

2, The process according to item 1, characterized in that the calcination is carried out at a temperature of 400 to 700 ° C.

3. The process according to item 1, characterized in that the bydration of magnesium oxide is carried out at temperatures? 70 to 100 ° C for 10 to 20 minutes.