專利名稱：一種堿強化制備亞微米片狀氫氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細化工材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及到一種在材料、化工、環(huán)境和 醫(yī)藥等領(lǐng)域應用的亞微米片狀氫氧化鎂，它是由氧化鎂經(jīng)加堿機械化學處理-水熱晶化的 方法制備。
背景技術(shù)：
氫氧化鎂(Mg(OH)2)屬于六方晶系，可根據(jù)結(jié)晶條件生長成各種形貌的晶體。亞 微米氫氧化鎂廣泛應用于材料、化工、環(huán)境和醫(yī)藥等多個領(lǐng)域。特別是當亞微米片狀氫氧化 鎂用作阻燃劑時，具有適當?shù)姆纸鉁囟?621)，吸熱量大，不僅具有阻燃、消煙和填充功能， 而且不產(chǎn)生有毒氣體，無腐蝕，故發(fā)展較快。因而，亞微米高分散片狀氫氧化鎂的制備和表 面改性成為科技工作者廣泛關(guān)注和研究的方向之一。氫氧化鎂的制備方法主要有水鎂石生產(chǎn)方法(CN 200510045850. 4)；海水、鹵水和可溶鎂鹽堿沉 淀法(CN02133360.2、 CN 02155486.2、 CN 03112355.4、 CN 200310105628.X、 CN 200810060974. 3、CN 200810300453. 0)。上述各類堿沉淀法制備氫氧化鎂都需要消耗沉淀 劑-堿，因而使得氫氧化鎂的成本大大增加。相對而言，利用氧化鎂制備氫氧化鎂工藝較為簡單(CN 90102696. 4、 CN971 17352. 4、CN200410021248. 2、CN200610146040. 2、CN200610046754. 6、 CN200610140458. 2、CN200510013551. 2、CN200510047743. 5、CN200610017917. 8、 CN200710000049. 7、CN200810010163.幻，但這些工藝制備的氫氧化鎂結(jié)晶度和形貌難以達
到片狀氫氧化鎂阻燃劑的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種堿強化制備亞微米片狀氫氧化鎂的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的堿強化制備亞微米片狀氫氧化鎂的方法，其主要 步驟包括1)將氧化鎂、堿、分散劑和水按質(zhì)量比1 0.1-20 0.001-0.1 1_50混合制成 漿料；2)將步驟1的漿料制成晶化用漿料；3)將步驟2所得漿料在60 250°C水熱晶化0. 1 100小時；4)將步驟3晶化產(chǎn)物固液分離，固體洗滌、干燥得亞微米片狀氫氧化鎂粉末。所述的方法中，所述氧化鎂包括各種具有水解活性的氧化鎂粉。所述的方法中，所述氧化鎂的粒徑小于500 μ m。所述的方法中，所述堿包括無機堿或有機堿，其中無機堿為氨水、氫氧化鈉或氫氧 化鉀；有機堿為乙二胺、二乙胺、三乙胺、正丙胺、異丙胺、二正丙胺、二異丙胺、正丁胺、正戊 胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨或嗎啡啉。
所述的方法中，所述分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十六烷基三甲基溴化 銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬脂酸、檸檬酸鈉、硫酸化蓖麻油或甘膽酸鈉。所述的方法中，步驟2是經(jīng)機械化學處理0. 5-100小時所述的方法中，步驟4中的濾液回收循環(huán)使用。本發(fā)明以氧化鎂作為原料，通過堿性環(huán)境下機械化學作用改變氧化鎂顆粒大小及 其表面的晶體結(jié)構(gòu)，降低水解反應活化能，增加表面活性，促進水解產(chǎn)物的形成，提高漿料 中水解產(chǎn)物的濃度及其晶核的數(shù)量；在此基礎(chǔ)上通過水熱晶化處理制得片狀氫氧化鎂產(chǎn) 物。并且，濾液均可循環(huán)使用。本發(fā)明利用堿性環(huán)境下機械化學作用，通過一步水熱水解晶化將氧化鎂轉(zhuǎn)化為亞 微米片氫氧化鎂，摒棄了傳統(tǒng)的堿沉淀法，縮短了亞微米片狀氫氧化鎂的制備工藝流程，不 僅節(jié)省了沉淀用堿，降低生產(chǎn)成本，降低能量消耗，而且該工藝不產(chǎn)生任何化工鹽類副產(chǎn) 物，所有堿、表面活性劑均可重復使用，是清潔生產(chǎn)工藝。所制得的亞微米片狀氫氧化鎂在 阻燃劑、催化載體以及其他功能材料領(lǐng)域應用廣泛。


圖1為本發(fā)明合成亞微米片狀氫氧化鎂的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明合成亞微米片狀氫氧化鎂的X射線衍射(XRD)圖譜。圖3為本發(fā)明合成亞微米片狀氫氧化鎂的掃描電子顯微鏡(SEM)圖譜。具體實施方法本發(fā)明的步驟包括1)將氧化鎂、堿、分散劑和水按質(zhì)量之比為1 0.1-20 0.001-0.1 1_50混合 制得漿料；2)將步驟1所得漿料經(jīng)機械化學處理0. 5-100小時制成晶化用漿料；3)將步驟2所得漿料在60_250°C水熱晶化0. 1-100小時；4)將步驟3所得晶化產(chǎn)物固液分離，固體洗滌、干燥得亞微米片狀氫氧化鎂粉末。5)步驟4所得濾液可以回收，使堿、分散劑和水循環(huán)使用。本發(fā)明整個過程中系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的主要反應有
MgCHH2O — Mg (OH) 2(1)堿的強化作用主要是促使氧化鎂在堿溶液中快速水解形成氫氧化鎂沉淀下來，起 到加快水解晶化過程的作用。本發(fā)明所述氧化鎂包括各種具有一定水解活性的氧化鎂粉，粒徑小于500 μ m。本發(fā)明所述堿包括無機堿和有機堿。無機堿有氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀；有機堿 包括乙二胺、二乙胺、三乙胺、正丙胺、異丙胺、二正丙胺、二異丙胺、正丁胺、正戊胺、四甲基 氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、嗎啡啉等。本發(fā)明所述分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十六烷基三甲基溴化銨、十二 烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬脂酸、檸檬酸鈉、硫酸化蓖麻油、甘膽酸鈉。本發(fā)明所述原料氧化鎂、堿、分散劑和水一般按照質(zhì)量比為 1 0.1-20 0.001-0.1 1-50 混合，優(yōu)選在質(zhì)量比為 1 0.2-10 0. 005-0. 05 2-30 混合。在保證分散效果的基礎(chǔ)上，分散劑的加入量適當減少，從而有利于減少成品氫氧化鎂的洗滌次數(shù)和提高氫氧化鎂的純度。介質(zhì)和反應水優(yōu)選去離子水，其加入量在一定范圍內(nèi) 越少越能提高成品氫氧化鎂粒度和形貌的一致性。根據(jù)所用氧化鎂的活性不同，水的含量 應既能保持球磨原漿的流動性，又便于晶化后漿料的洗滌操作。本發(fā)明所述漿料機械化學處理設(shè)備可采用間斷球磨、連續(xù)球磨和高能球磨等方式 完成。磨球、球磨罐、球磨機內(nèi)襯優(yōu)選重燒氧化鎂材料制成，其他也可選擇在漿料中腐蝕較 小的材質(zhì)，磨球大小和比例根據(jù)氧化鎂的粒度而定。球磨時間根據(jù)球磨方式進行調(diào)整，高能 球磨一般0. 5-2小時，普通間斷球磨方式一般在2-50小時，連續(xù)球磨根據(jù)磨機的各個參數(shù) 進行調(diào)整。本發(fā)明所述晶化溫度為60°C -250°C，優(yōu)選在120°C -220°C。自壓水熱晶化時間為 0. 1-100小時，優(yōu)選在0. 5-50小時。本發(fā)明水熱晶化設(shè)備可選用具備攪拌功能或不具備攪拌功能的壓力反應釜，并且 與漿料直接接觸的材質(zhì)不和漿料中成分發(fā)生反應，以免影響產(chǎn)物純度。本發(fā)明所述固液分離工藝可選用各種固液分離設(shè)備，如離心、壓濾等設(shè)備。洗滌工 藝中應使固體物料充分分散在洗滌劑中，再進行固液分離。洗滌3-4遍即可，第一、二遍可 采用水洗，去除堿和有機分散劑，第三、四遍采用極性較小或沒有極性的工業(yè)純度的有機溶 劑進行洗滌，使得后序干燥后固體不易團聚。干燥可在各種干燥設(shè)備中進行，注意干燥溫度 不要超過350°C，時間根據(jù)具體設(shè)備來確定。實施例1采用氧化鎂的成分為MgO含量為98. 5%，燒失量小于4. 5%。將上述氧化鎂粉體20. 2g、氫氧化鈉10g、0. 5g聚乙烯吡咯烷酮和100. 0水混合；轉(zhuǎn)移到500ml尼龍球磨罐，利用IOOg直徑為6mm重燒氧化鎂磨球球磨4h，轉(zhuǎn)速為 400r/min,形成待晶化漿料。將上述待晶化漿料倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的200ml的壓力容彈中，在200°C、晶化4 小時(h)；將上述反應完漿料室溫抽濾，去離子水洗3次，工業(yè)乙醇洗滌1次，在120°C烘箱中 烘干池，得到片狀氫氧化鎂。所得氫氧化鎂結(jié)構(gòu)的XRD衍射圖譜如圖2所示，形貌如圖3所示。實施例2將上述氧化鎂粉體1kg、氨水200ml、5g聚乙烯醇和5kg水混合；轉(zhuǎn)移到SX-30型攪拌球磨機中，利用5kg直徑為6mm重燒氧化鎂磨球球磨他，功率 為2kw，形成待晶化漿料。將上述待晶化漿料移入IOL的攪拌反應釜中，在160°C、晶化10h，將上述反應完漿料室溫抽濾，去離子水洗3次，工業(yè)乙醇洗滌1次，在120°C烘箱中 烘干池，得到片狀氫氧化鎂。實施例3將上述氧化鎂粉體20. 2g、二乙胺10g、0. 5g聚乙烯吡咯烷酮和100. 0水混合；轉(zhuǎn)移到500ml尼龍球磨罐，利用IOOg直徑為6mm重燒氧化鎂磨球球磨4h，轉(zhuǎn)速為 400r/min,形成待晶化漿料。將上述待晶化漿料倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的200ml的壓力容彈中，在200°C、晶化4h ； 將上述反應完漿料室溫抽濾，去離子水洗3次，工業(yè)乙醇洗滌1次，在120°C烘箱中 烘干池，得到片狀氫氧化鎂。
權(quán)利要求
1.一種堿強化制備亞微米片狀氫氧化鎂的方法，其主要步驟包括1)將氧化鎂、堿、分散劑和水按質(zhì)量比1 0.1-20 0. 001-0. 1 1-50混合制成漿料；2)將步驟1的漿料制成晶化用漿料；3)將步驟2所得漿料在60-250°C水熱晶化0.1-100小時；4)將步驟3晶化產(chǎn)物固液分離，固體洗滌、干燥得亞微米片狀氫氧化鎂粉末。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氧化鎂包括各種具有水解活性的氧化鎂粉。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述氧化鎂的粒徑小于500μ m。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述堿包括無機堿或有機堿。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，所述無機堿為氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀； 有機堿為乙二胺、二乙胺、三乙胺、正丙胺、異丙胺、二正丙胺、二異丙胺、正丁胺、正戊胺、四 甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨或嗎啡啉。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、 十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬脂酸、檸檬酸鈉、硫酸化蓖 麻油或甘膽酸鈉。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2是經(jīng)機械化學處理0.5 100小時。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟4中的濾液回收循環(huán)使用。
全文摘要
一種堿強化制備亞微米片狀氫氧化鎂的方法將氧化鎂、堿、分散劑和水按一定比例混合成料漿；經(jīng)機械化學處理制成晶化用料漿；水熱晶化；產(chǎn)物固液分離，固體洗滌、干燥得亞微米片狀氫氧化鎂粉末。本發(fā)明的濾液可回收循環(huán)使用。本發(fā)明利用機械化學作用和堿強化作用促進氧化鎂的水解及氫氧化鎂成核，通過水熱晶化調(diào)控氫氧化鎂晶體的形貌和生長，在此過程中堿不消耗。以氧化鎂作為原料，采用加堿機械化學處理-水熱晶化工藝，縮短了亞微米高分散片狀氫氧化鎂的制備工藝流程，節(jié)省了可溶鎂鹽沉淀制備氫氧化鎂工藝用堿的消耗和成本投入，并且該工藝不產(chǎn)生任何化工鹽類副產(chǎn)物，為清潔生產(chǎn)工藝。所得亞微米片狀氫氧化鎂在阻燃、催化載體以及其他功能材料領(lǐng)域應用廣泛。
文檔編號C01F5/22GK102101684SQ20091024277
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者盧旭晨, 王體壯, 閆巖 申請人:中國科學院過程工程研究所