氨法 硫酸镁一步法制备氢氧化镁阻燃剂
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一种镁盐制备氢氧化镁阻燃剂的方法
散 氢 氧 化 镁 的方 法 。本 发 明采 用 同 步加 料 法 ．以 无 机 镁 盐 和
无 机 碱 液 为 原 料 ．控制 ｐＨ 得 到 Байду номын сангаас 氧 化 镁 混 合 液 ．再 通 过 陈
化 、抽 滤 、洗 涤 、干 燥 处 理 后 制 备 了氢 氧 化 镁 粉体 。 本 发 明 以
水 衬 底 ．同 步 加 入 无 机 镁 盐 和 无 机 碱 液 ．可 以有 效 降 低 反 应
一 种 氧 化 镁 ／稀 土 氧 化 物 核 壳 结 构 花 状 纳 米复 合材 料的 制备 方法
一 种 氧化 镁／稀 土 氧 化 物 核 壳 结 构 花 状 纳 米 复 合 材 料 的 制备方 法 。包括 以下步骤 ：根据氧化镁／稀土氧化 物核壳结 构 花 状 纳 米 复 合 材 料 的制 备 量 及 其 组 成 中稀 土 元 素 与 镁 的 化 学 计 量 比 ．称 取 相 应 量 预 先 制 备 的氢 氧 化 镁 模 板 ．配 制 相 应 体 积 的浓 度 为 ０．０１～Ｏ．２ ｍｏｌ／Ｌ且 ｐＨ 为 ３～７的稀 土 盐 溶 液 ，将 模 板 加入 稀 土 盐溶 液 中 ．在 室 温 下搅 拌 ２０～１２０ｍｉｎ后 过 滤 、洗 涤 ．在 ６０～１００℃下 干 燥 １２０～２４０ｍｉｎ．然后 在 ４００ ９００ ｏＣ下 煅 烧 ３０～２４０ｍｉｎ。即得 最 终 产 物 。本 发 明 制 备 过 程 简 单 、快 速 、 自发 、不 使 用 添 加 剂 ．模 板 易 于 大 量 制 备 ，且 模 板 的形 貌 、尺 寸 能 够 被 良好 地遗 传 给 前 驱 体 以 及 最 终 产 物 ．产 物 分 散 性 良 好 ，粒 径 约 为 １～２ ｍ。
物 的局 部 浓 度 ，避 免 氢 氧 化 镁 形 成 胶 体 ：本 发 明 得 到 的 氢 氧
氢氧化镁阻燃剂的制备
氢氧化镁阻燃剂的制备介绍了氢氧化镁阻燃剂的特点和阻燃机理，重点阐述了氢氧化镁阻燃剂的制备方法，并讨论了其存在问题和发展方向。
标签：氢氧化镁；阻燃剂；制备非卤化无机阻燃剂近年来成为研究的热点。
非卤化无机阻燃剂应用于高分子材料的阻燃，可减少高分子材料燃烧时产生的有毒物质及污染物的产生量，保护环境，减少火灾损失。
非卤化无机阻燃剂氢氧化镁是无机阻燃剂的新起之秀，引起广大研究者的兴趣。
本文介绍氢氧化镁阻燃剂的特点和阻燃机理，重点介绍纳米氢氧化镁阻燃剂的制备方法，并对其研究方向进行展望。
1 氢氧化镁阻燃剂的特点和阻燃机理氢氧化镁作为新型的无卤阻燃剂来源于其高温下的热分解反应。
当温度达到340℃时，氢氧化镁开始分解，其分解方程式如下：氢氧化镁热分解过程中生成氧化镁和水，完全分解时温度高达490℃。
氢氧化镁热分解所产生的水蒸气能够吸收大量的热量，降低材料的表面温度，减少可燃小分子物质的产生，同时也稀释了高分子材料表面的氧气，使燃烧难以进行；此外，氢氧化镁与可燃物反应产生的碳化层可有效隔绝氧气阻碍可燃物的热分解；热分解产生耐火材料氧化镁能够覆盖聚合物的表面，有效阻止燃烧。
同时，氢氧化镁还具有吸烟的作用。
氢氧化镁作为阻燃剂在高分子材料燃烧过程中不产生有害物质，且能够中和酸性气体，避免二次污染，绿色环保。
但氢氧化镁表面具有较强的亲水性，与疏水性的聚合物分子亲和力较差。
此外，氢氧化镁用作阻燃剂时只有其填充量>40%才具有较好的阻燃效果，但高填充量降低了高分子聚合物材料的机械性能和加工性能。
采用特殊的方法制备分散性能好的氢氧化镁阻燃剂成为研究的重点。
2 氢氧化镁的制备氢氧化镁的制备方法有多种，根据物态的不同，可分为固相法、气相法、液相法。
液相法主要有沉淀法和水热反应法，沉淀法依据沉淀剂的种类不同细分为石灰法、氨法和氢氧化钠法，根据沉淀实施的具体方式不同又可分为直接沉淀法、均相沉淀法、溶液沉淀法和沉淀-共沸法以及反向沉淀法。
硫酸镁一步法制备氢氧化镁阻燃剂
硫酸镁一步法制备氢氧化镁阻燃剂
泽辉化工通过实验确定了由硫酸镁一步法制备阻燃型氢氧化镁较适宜的条件为：表面处理剂添加量5～10mL(以制备5g氢氧化镁为基准)，恒温处理时间3～4h，陈化时间4～6h。
此工艺条件下，所制得的氢氧化镁样品XRD分析表明，(001)面对应的衍射峰强度明显高于(101)面，样品(101)方位的扭歪值η<3.0×10-3，比表面积SDET<20m2/g，颗粒形貌为棒状，直径为25～50nm，长径比为8～10，且分散性好，样品符合阻燃型氢氧化镁的特殊要求。
该工艺具有流程短、设备简单、操作条件温和(常压、低温操作)、成本低等特点。
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３１１表面处理剂添加量对产物 结构 的影响 ．．
时间 ４ ｈ所制备的样 品的 Ｘ Ｄ谱 如图 ｌ ） Ｒ 所示 ，对应 的 （ｏ ） １ １ 衍射峰相对强度 之 比如表 １所示 ． 图 ｏ １与（ｏ ） 面 从
可 以看 出， 在表面 处理剂添 加量 分别为 ０ ２ ５ １， ２ １ ， ， ， ０ １， ５
硫 酸 镁 一 步 法 制 备 氢 氧 化 镁 阻 燃 剂
胡章文 王理 想 杨保俊 单承湘 ， ， ，
（．安徽工 程科 技学 院 生化工 程系 ，安 徽 芜湖 ２ １０ ；２ 合 肥工 业大 学化 工 学院 ，安 徽 合肥 ２ ００ ） １ ４ ００ ． ３０ ９
摘 要：实验确定 了由硫 酸镁一步法 制备阻燃 型氢氧化 镁较 适宜的条件 为：表面处理剂添加量 ５ １ （ — ０ｍＥ 以制备 ５ｇ氢 氧化 镁为基准） ，恒温 处理 时间 ３ ４ｈ ￣ ，陈化时间 ４ ６ｈ — ，此工 艺条件 下，所制得 的氢氧化镁样 品 Ｘ Ｄ 分析表 明，（０） Ｒ ０１ 面对 应的衍射 峰强度 明显高于（０ ） １ １面，样 品（０ ） １１ 方位 的扭 歪值 ｒ ３ ｘ ０ ／ ， ｌ 一，比表面积 Ｓ Ｅ＜ ０ｍ２ ，颗粒形貌为棒状 ， ＜０ ＤＴ ２ ／ ｇ 直径为 ２ ￣ ０ ｎ ５ ５ ｍ，长径 比为 ８ １ ，且分散性好 ，样 品符合 阻燃型氢氧化镁 的特殊要求，该工艺具有流程短 、设备简 ￣０ 单、操作条件温和（ 常压 、低温操作） 、成本低等特 点． 关键词：硫酸镁；氢氧化镁 ；阻燃剂 ；一步制法 中图分类号：Ｔ ３ ， Ｑ１２２ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１０ — ０Ｘ（０ ７０ — ５ １ ０ ０ ９ ６ ６ ２ ０ ）３ ０ ６ － ５
与夹 于其 间的一层 Ｍｇ 离子组成 ，层 间由弱氢键相连 ． 在 表面处理 剂和适 宜条件下 ，某些离 子对 晶体 的 Ｏ － Ｈ 显露 面（０） ０１ 起着 “ 屏蔽 ”作用 ，从而限制 了生长基元在 该 晶体界面上 的堆积 ，即晶体的层 间堆积受到 限制 ；而 在 晶体的 Ｍｇ 显露 面（０） １ １，这些离 子又恰 好起着 “ 桥
显 ，继 续延 长恒温 处理 时间对 产 品性能 的影 响逐渐减 小，并且恒温 处理时间的延长会增大产 品的成本．因此． 选择恒温 处理时间为 ３ ４ｈ是 比较适宜 的． —
（Ｏ ） １ １ Ｏ １与（Ｏ） 面所对应 的衍 射峰相对强度 的比值 由 ０６ ． ７ 增加到 １ ５ ． ．可见随着恒温 处理 时间的延长 ，有利于 阻 ７
衍射速度 ６／ ｎ 扫描范 围 ２ ＝ ０￣ ０） ￣ ｍｉ， ０ １￣７ 。 分析样 品晶体结 构 ，用北京分析仪器厂 Ｍｉ ｏ ｒｉ Ａ ２ ０ ｃ ｍｅ ｔ ｓ ｒ ｉｃ ＡＳ Ｐ ０ ０型 比表 面积测定仪测定样 品的平均 比表 面积 ， 日立 Ｈ ８ ０型 用 一０ 透射 电子显微镜观 察微粒 的大小、形貌．
２ 实 验
２ １实验原料 ．
内应 力降低 ，导致 晶体的宏观性 质发生明显变化 ，如 团
聚趋 势减 弱、 比表面积下降． ＭｇＯ ）属六方 晶系，晶体结构属 Ｃ Ｉ （ Ｈ２ ｄ２ ，具有层状 结构 ，其 中 Ｏ － Ｈ 为六 方紧密堆积 ， 每个单元 由 ２ Ｏ － 层 Ｈ
硫酸镁（ ） ＡＲ ，氨水（ Ｒ ，表面处理剂． Ａ） 表面处理剂 制法为 ：配置 ｌ％的十二烷 基苯磺 酸钠溶 液 １０ ｍ ０ ０ Ｌ，
图 １表 面 处 理 剂 不 同添 加 量 时样 品 的 ＸＲ 图 Ｄ
Ｆ ｇ １ＸＲＤ ｐ ｃｒ ｆ ｈ ａ ｌｓｉ ｉ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｏ ｓｏ ｏ ｏ ｉ ｕ ｆ ｃ ・ ｃ ｖ ｇ ｎ ｉ． ｓ ｅ ｔ ｏ ｔ ｅ ｓ ｍｐ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｄ ｔ ｎ ｆｃ ｍｐ ｓｔ ｓ ｒａ ｅ ａ ｔ ｅ ａ ｅ ｔ ａ ｎ ａ ｉ ｅ ｉ
但随着表面处理剂添加量 的增加 ， 其特征衍射峰的相对
强度发生变化．表面处理剂添加量从 ０ ｍＬ增加到 ５ｍ Ｌ 时， ０ １面对应 的衍射峰 的相对强度逐渐增大 ， ｉ １ （０） 而（ｏ ） 面对 应 的衍射 峰的相对 强度逐渐减 少 ，（ｏ ） ｏ １面与（ｏ ） １１ 面对应衍射峰相对强度 的比值逐渐增大．由表 １ 以看 可 出， 比值 由 ０６ 增加到 １ ４ 但随着表面处理剂添加 其 ．１ ． ． ６
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５２ ６
过 程 工 程 学 报
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一 誊 ∞ ｏｕ ∞ 。一 ｃ ｌ—
第７ 卷
连 ”作用，从而促进 了生长基元在该 晶面上 的堆积．这 样 ，晶体的（ｏ ） ｏ １面显 露 ，而（ｏ ） １ １面趋 向于消 失，控制 极性较强的（ｏ ） １ １面的生长 ，降低晶粒间的二次 团聚，可
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第 ３期
胡章文等： 硫酸镁 一步法制 备氢氧 化镁 阻燃 剂
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５３ ６
持不变． 随着恒温 处理时间的增加 ，其特 征衍射峰的 但
燃型氢氧化镁 的生成 ， 但恒温 处理时间延长至 ３ｈ以后，
相对强度发生变化 ，Ｏ １面对应 的衍射 峰的相 对强度 逐 （Ｏ ）
渐增大 ，而（Ｏ ） 对应的衍射峰 的相对强度逐渐 减小． １１ 面
由表 ２可 以看出，恒温 处理 时间由 １ｈ增加到 ４ ｈ时，
（Ｏ ） 及（Ｏ ） 对 应 的衍 射 峰 的相对 强度 变 化 不 明 Ｏ １面 １ １面
剂； 具有 非常好 的抑烟作用 ， 消烟 能力优于氢氧化铝 ； 其
其热分解温度为 ３０ ４ ℃，比氢氧化铝高 出 １０ ０ ℃，阻燃
性能优于氢氧化铝 ：氢氧化镁 的粒度 比较小 ，对设备 的
磨耗低 ，有利于延 长加工设备 的使用寿命 ；原料 易得 ，
成本低，市场竞争能力强【 ． 】
提高氢氧化镁产 品在聚合物 中的分散性 、相容性 ． 本工 作 以氢氧化镁样品 Ｘ Ｄ的（ｏ ） ｏ ０面的相对强弱作 Ｒ １１ 与（ｏ 为判定指标 ， 选择制备氢氧化镁阻燃剂较适宜 的工艺条
件．
量进一步增大 ，ｏ １ （ｏ ） 面对应 的衍射峰 的相对强度逐渐减
小 ， １１ 而（ｏ ） 面对应 的衍射峰 的相对强度逐渐增大 ， ｏ １ （ｏ） 面与（ｏ ） １ １面对应衍射峰相对强度的 比值逐渐减小 ， 不过 减小幅度较小．由表可 以看出 ， 表面处理剂添 加量从 ｌ ０ ｍＬ增加到 １ ５ ｍＬ时 ， 衍射峰相对强度 比值 由 １ ７减小 ． ３ 不 同表面处理剂添加量 时（ 恒温 处理时间 ３ ，陈化 ｈ
加入 ５ ｍＬ 无 水 乙醇与 ５ ｍ 辛基酚 聚氧 乙烯（０醚 Ｌ １） （ Ｐ １） Ｌ ｏ 一０￣ 化剂 ，充分混合均匀待用． ２ ２实验方法 ． 将 ２ Ｓ ４ Ｈ ０溶解 于 ４ Ｌ蒸馏水 中， ５ Ｍｇ ０ ・ ２ ｇ ７ ０ ｍ 加入 到 ２０ ５ ｍＬ搅拌反应器 中， 反应器置于超级恒温水浴 中，
收稿 日期 ：２０ － ７ ２ ，修 回 日期 ：２ ｏ＿ ｏ ｌ ０６ ０ —４ － ｏ６－ － １ ｌ 基金项 目：安徽 省教 育厅 自然 科学研 究 重点基 金 资助项 目（ 号 ：２０ Ｋ ０４ 编 ０ ６ Ｊ３Ａ） 作者 简介 ：胡章 ３（９９ ） 男，安 徽省桐 城 市人 ，硕 士 ，副教授 ，主 要 从事 非金属 矿 的研 究 、开发及 无机 材料 的制 备 ，Ｅｍａ ：ｈ ｚ ９ （ｓｈ ． ｍ． ￣１６ －， － ｉ ａｈｗ ９ ｏ ｕ ｏ ｌ ￣ ｔ
、 虽然氢氧化镁阻燃剂 已日益 引起人们 的重视 ， 且所
３ 结果 与讨论
３ １工 艺条件 的选择 ． 赵 伟等［、任鹏 飞等［、向兰等［的研 究表 明，经 ４ ］ ５ 】
ＮＯ ａ Ｈ水热改性处理后 ，氢氧 化镁的特 征衍射峰 的相对
报道 的氢氧化镁阻燃 剂制 备工艺在不 断改进 ， 但并没有 摆脱常温合成、水热处理 、表面改性三步法工 艺［ ４ ．尚 － 存在流程较长、需较高温度和压 力、产 品产量小 、成本 高等不足 ［ ８ 】 ．针对上述不足 ，本研究 以硫 酸镁为原料 ， 用一步法制备阻燃型氢氧化镁［，获得 了硫酸镁一步法 钔
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第 ７卷第 ３期
２ ０ 年 ６ 月 ０７
过 程 工 程 学 报
Ｔｈ ｉ ｅ ｅ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｒ ｃ ｓ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅＣｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｅ ｓＥ ｇ ｎ ｅｉ ｇ ｏＰ
、０ ＿ ． ， ｌ Ｎｏ ３ ７ Ｊ ｎｅ ２ ｏ ｕ ｏ ７
到 ０９ ．但表 面处理剂添 加量为 １ ． ２ ５ ｍＬ时 ，氢氧化镁 的
结 晶性 能变差 ，并 且杂质含量增 大．以上分析可见 ，表
ｍ 时，衍射峰位均未发生变化 ，且与氢氧化镁标准卡 Ｌ
片（ Ｐ ７２ ９一致，说 明氢氧化镁 的晶型保持不变 ， Ｊ ＤＳ ．３） Ｃ
面处理剂添加量为 ５ １ —０ ｍＬ是 比较适宜 的．
制备氢氧化镁阻燃剂的较适宜条件．
强弱 发生变 化， ０ １面对应的衍射峰强度 明显高于极 其（０ ） 性较 强的（０） ，说 明碱性水热体 系中 ＭｇＯ ） １１ 面 （ Ｈ ２晶体 的生长方向发生改变 ， 原先极性较强 的（０ ） 的极性逐 １ １面
渐减弱 ，从而使 生成 的氢氧化 镁晶体的表面极性和微观
２ ３ 样 品表 征 ．
胶行 业．由氢氧化 镁 阻燃 的高聚物 是一 种绿 色工 程材 料 ，它的主要优势表现在 以下几个方面 ：氢氧化镁是一
种不产生有 害气体 、 不影 响树脂 电气绝缘性 的无毒阻燃
用 日本理学公 司的 Ｄ ｍａ － 型 Ｘ 射线衍射仪（ｕ ／ ｘｙ Ａ Ｃ
靶 ， 长ｇ ０１４１８ ｍ， 电压 ４ Ｖ， 电流 １０ 波 －． ７ ｎ 管 ５ ０ｋ 管 ０ ｍＡ，
１ 前 言
氢氧化镁阻燃剂属 于添加型无机阻燃剂 ， 可广泛应