CN103130251B

CN103130251B - 氢氧化镁阻燃剂的制备方法

Info

Publication number: CN103130251B
Application number: CN201110384865.9A
Authority: CN
Inventors: 张波; 李丽娟; 聂峰; 刘志启; 姬连敏
Original assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Current assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: CN103130251A

Abstract

本发明涉及一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法，属材料化学领域。利用在以硫酸镁、氯化镁为原料制备氢氧化镁阻燃剂的过程中，氢氧化镁小晶片为降低自身表面能而发生聚结的特点，在反应前将环己烷单萜衍生物与分散剂混合物分散到硫酸镁溶液中。然后通入分散剂进行沉淀，所得产品经过洗涤、过滤后，进行一次烘干和二次烘干去除模板物质，制备出空心球状氢氧化镁阻燃剂。空心球状氢氧化镁，其添加到高分子材料中，在发挥阻燃作用的同时，还可因其特殊结构发挥隔音、承载物质、缓控释放等多种效果。

Description

氢氧化镁阻燃剂的制备方法

【技术领域】

本发明涉及材料化学领域，特别是涉及一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法。

【背景技术】

氢氧化镁作为一种重要的无机镁盐，可广泛应用于诸如阻燃剂、废水处理、空气脱硫等领域，同时也是生产氧化镁的重要原料。氢氧化镁阻燃剂与同类无机阻燃剂相比，具有良好的填充性能，安全无毒、性能稳定、产品生产成本低，在生产、使用和废弃的过程中均不会排放有毒物质，而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体，已在天然和合成高分子材料中以及工业生产和人们的日常生活中得到越来越广泛的应用。

目前，常用的氢氧化镁阻燃剂为六角片状，随着阻燃剂相关应用领域的不断发展，普通六角片状氢氧化镁阻燃剂已经无法满足工业生产需求。特殊形貌氢氧化镁添加到高分子材料中，除拥有阻燃效果外，还可以发挥普通型氢氧化镁所不具备的作用，被广泛用于电线、电缆、家电、工程塑料、油料、燃油、建材等领域。超细、特殊形貌氢氧化镁制备技术的产业化，已成为许多发达国家竞相开发的热点，制备特殊形貌的氢氧化镁一直都是氢氧化镁阻燃剂研究领域最活跃的研究课题之一。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法。

一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：

步骤一：将可溶性镁盐配制成镁离子浓度大于0.5mol/L的水溶液，并将分散剂加入环己烷单萜衍生物中配制成混合物，所述环己烷单萜衍生物相对于所述分散剂的含量为500g/L～3000g/L；

步骤二：将所述混合物加入所述水溶液中，搅拌与分散后形成混合溶液，所述环己烷单萜衍生物相对于所述水溶液的含量为10g/L～15g/L；

步骤三：在所述第一混合溶液中加入氢氧根离子浓度大于0.5mol/L的沉淀剂进行沉淀反应，并形成料浆，且所述料浆中镁离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶2；

步骤四：将所述料浆搅拌陈化后，依次过滤及洗涤，去除樟脑后，得到所述氢氧化镁阻燃剂，且所述氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。

在优选的实施例中，步骤一中，所述可溶性镁盐为水氯镁石、氯化镁、硫酸镁或硝酸镁。

在优选的实施例中，步骤一中，所述分散剂为乙醇、***或丙酮。

在优选的实施例中，步骤一中，所述环己烷单萜衍生物为1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮或3-溴-1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮或1，4，7，7-四甲基[2，2，1]庚烷-2-酮。

在优选的实施例中，步骤二中，所述搅拌的速率为700～4000转/分钟，所述分散的时间为30分钟～8小时。

在优选的实施例中，步骤三中，所述沉淀剂为氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者氢氧化钾溶液。

在优选的实施例中，步骤四中，所述陈化的时间为10～120分钟。

在优选的实施例中，步骤四中，所述去除环己烷单萜衍生物的步骤包括：将所述洗涤后的料浆置于50～200℃中烘干5～64小时，然后研磨、过350目筛，再将得到的料浆置于50～200℃中继续烘干5～64小时后，去除所述环己烷单萜衍生物。

本发明涉及一种空心球状氢氧化镁的制造方法，属材料化学领域。利用在以硫酸镁、氯化镁为原料制备氢氧化镁阻燃剂的过程中，氢氧化镁小晶片为降低自身表面能而发生聚结的特点，在反应前将所述环己烷单萜衍生物与分散剂混合物分散到硫酸镁溶液中。然后通入沉淀剂进行沉淀，所得产品经过洗涤、过滤后，进行一次烘干和二次烘干去除模板物质，制备出空心球状氢氧化镁阻燃剂。空心球状氢氧化镁，其添加到高分子材料中，在发挥阻燃作用的同时，还可因其特殊结构发挥隔音、承载物质、缓控释放等多种效果。

【附图说明】

图1为本发明提供的氢氧化镁阻燃剂的制备方法步骤流程图；

图2、图3为本实施例1制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂破碎后形貌SEM图；

图4为本实施例2制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂SEM图；

图5为本实施例3制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂SEM图；

图6为本实施例4制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂SEM图。

【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例进一步说明。

如图1所示，一实施方式的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：

步骤S1，将可溶性镁盐配制成镁离子浓度大于0.5mol/L的水溶液，并将分散剂加入所述环己烷单萜衍生物中配制成混合物，所述环己烷单萜衍生物相对于分散剂的含量为500g/L～3000g/L。可溶性镁盐为水氯镁石、氯化镁、硫酸镁或硝酸镁，优选为氯化镁。分散剂可以为乙醇、***或丙酮，优选为丙酮。在本实施例中，采用EDTA法标定镁离子浓度，能够使得镁离子浓度更加精确。

步骤S2，将混合物加入水溶液中，搅拌与分散后形成混合溶液，樟脑相对于水溶液的含量为10g/L～15g/L。在本实施例中，搅拌的速率为700～4000转/分钟，所述分散的时间为30分钟～8小时。在本实施例中，使用IPC-3A智能化反应器作为反应装置。

步骤S3，在混合溶液中加入氢氧根离子浓度大于0.5mol/L的沉淀剂进行沉淀反应，并形成料浆，且料浆中镁离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶2。在本实施例中，沉淀剂为氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者氢氧化钾溶液。

步骤S4，将料浆陈化后，依次过滤及洗涤，去除樟脑后，得到氢氧化镁阻燃剂，且氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。去除樟脑的步骤包括：将所述洗涤后的料浆置于50～200℃中烘干5～64小时，然后研磨、过350目筛，再将得到的料浆置于50～200℃中继续烘干5～64小时后，去除所述环己烷单萜衍生物。在本实施例中，陈化的时间为10～120分钟，优选的为60分钟。本发明制备的空心球状氢氧化镁，形貌规整，分散性良好。

本发明利用在以硫酸镁、氯化镁为原料制备氢氧化镁阻燃剂的过程中，氢氧化镁小晶片为降低自身表面能而发生聚结的特点，在反应前将环己烷单萜衍生物与分散剂混合物分散到硫酸镁溶液中。然后通入沉淀剂进行沉淀，所得产品经过洗涤、过滤后，进行一次烘干和二次烘干去除环己烷单萜衍生物，制备出空心球状氢氧化镁阻燃剂。空心球状氢氧化镁，其添加到高分子材料中，在发挥阻燃作用的同时，还可因其特殊结构发挥隔音、承载物质、缓控释放等多种效果。

以下为具体实施例部分：

实施例1

将硫酸镁配制成水溶液，通过EDTA法标定使镁离子浓度为2.4mol/L，并将10ml乙醇加入20g1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮中配制成混合物；取300ml的镁离子水溶液加入IPC-3A智能化反应器中，然后加入混合物，并在35℃的温度下以2500转/分钟的搅拌速率分散40分钟，形成混合溶液；以2ml/min的速率在混合溶液中输入浓度为12.8mol/L的氨水112ml进行沉淀反应，并形成料浆，且至反应终点时所加入氨水总量与原底液中镁离子的摩尔比为2∶1；将料浆进行过滤并用去离子水洗涤，最后在90℃条件下进行第一次烘干，烘干时间24小时，然后再在150℃条件下进行第二次烘干，烘干时间24小时，这样就去除了1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮，得到氢氧化镁阻燃剂，且氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。

如图2及图3所示，本实施例制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂形貌规整，且分散性良好。

实施例2

将氯化镁配制成水溶液，通过EDTA法标定使镁离子浓度为2.4mol/L，并将10ml***加入5g3-溴-1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮中配制成混合物；取300ml的镁离子水溶液加入IPC-3A智能化反应器中，然后加入混合物，并在35℃的温度下以700转/分钟的搅拌速率分散30分钟，形成混合溶液；以2ml/min的速率在混合溶液中输入浓度为12.8mol/L的氢氧化钠112ml进行沉淀反应，并形成料浆，且料浆中镁离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶2；将料浆过滤并用去离子水洗涤，最后在90℃条件下进行第一次烘干，烘干时间24小时，然后再在150℃条件下进行第二次烘干，烘干时间24小时，去除了3-溴-1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮，得到氢氧化镁阻燃剂，且氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。

如图4所示，本实施例制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂形貌规整，且分散性良好。

实施例3

将硝酸镁配制成水溶液，通过EDTA法标定使镁离子浓度为2.4mol/L，并将10ml丙酮加入30g1，4，7，7-四甲基[2，2，1]庚烷-2-酮中配制成混合物；取300ml的镁离子水溶液加入IPC-3A智能化反应器中，然后加入混合物，并在35℃的温度下以4000转/分钟的搅拌速率分散8小时，形成混合溶液；以2ml/min的速率在混合溶液中输入浓度为12.8mol/L的氢氧化锂112ml进行沉淀反应，并形成料浆，且料浆中镁离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶2；将料浆陈化10分钟后，依次过滤及用去离子水洗涤，最后在90℃条件下进行第一次烘干，烘干时间24小时，然后再在150℃条件下进行第二次烘干，烘干时间24小时，去除了1，4，7，7-四甲基[2，2，1]庚烷-2-酮，得到氢氧化镁阻燃剂，且氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。

如图5所示，本实施例制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂形貌规整，且分散性良好。

实施例4

将水氯镁石配制成水溶液，通过EDTA法标定使镁离子浓度为2.4mol/L，并将10ml乙醇加入30g1，4，7，7-四甲基[2，2，1]庚烷-2-酮中配制成混合物；取300ml的镁离子水溶液加入IPC-3A智能化反应器中，然后加入混合物，并在35℃的温度下以2500rpm的搅拌速率分散40分钟，形成混合溶液；以2ml/min的速率在混合溶液中输入浓度为12.8mol/L的氢氧化钾112ml进行沉淀反应，并形成料浆，且料浆中镁离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶2；将料浆陈化120分钟后，依次过滤及用去离子水洗涤，最后在90℃条件下进行第一次烘干，烘干时间24小时，然后再在150℃条件下进行第二次烘干，烘干时间24小时，去除了1，4，7，7-四甲基[2，2，1]庚烷-2-酮，得到氢氧化镁阻燃剂，且氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。

如图6所示，本实施例制备的空心球状的氢氧化镁阻燃剂形貌规整，且分散性良好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一：将可溶性镁盐配制成镁离子浓度大于0.5mol/L的水溶液，并将分散剂加入环己烷单萜衍生物中配制成混合物，所述环己烷单萜衍生物相对于所述分散剂的含量为500g/L～3000g/L；所述分散剂为乙醇、***或丙酮；所述环己烷单萜衍生物为1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮或3-溴-1，7，7-三甲基二环[2，2，1]庚烷-2-酮或1，4，7，7-四甲基[2，2，1]庚烷-2-酮；

步骤二：将所述混合物加入所述水溶液中，搅拌分散后形成混合溶液，所述环己烷单萜衍生物相对于所述水溶液的含量为10g/L～15g/L；

步骤三：在所述混合溶液中加入氢氧根离子浓度大于0.5mol/L的沉淀剂进行沉淀反应，并形成料浆，且所述料浆中镁离子与氢氧根离子的摩尔比为1∶2；

步骤四：将所述料浆陈化后，依次过滤及洗涤，去除所述环己烷单萜衍生物后，得到所述氢氧化镁阻燃剂，且所述氢氧化镁阻燃剂呈空心球状。

2.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述可溶性镁盐为水氯镁石、氯化镁、硫酸镁或硝酸镁。

3.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述搅拌的速率为700～4000转/分钟，所述搅拌分散的时间为30分钟～8小时。

4.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述沉淀剂为氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液或者氢氧化钾溶液。

5.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述陈化的时间为10～120分钟。

6.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述去除环己烷单萜衍生物的步骤包括：将所述洗涤后的料浆置于50～200℃中烘干5～64小时，然后研磨、过350目筛，再将得到的料浆置于50～200℃中继续烘干5～64小时后，去除所述环己烷单萜衍生物。