專利名稱：一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，屬無機堿類化合物阻燃物質制取方法的技術領域。
背景技術：
阻燃與防火在科學技術領域是十分重要的科研議題，尤其在現(xiàn)代化的工業(yè)中，材料阻燃更是有著特殊的應用價值。
材料阻燃一是離火自熄、延緩燃燒、減少熱量釋放，二是表層防護、隔熱降溫，達到阻止材料燃燒、變形的目的。
材料的阻燃常用阻燃劑來實現(xiàn)，阻燃劑有氯系、溴系、磷及鹵化磷系、無機系等，在歐洲工業(yè)化國家常用無機系阻燃劑，而美、日等國常用溴系阻燃劑，我國多使用鹵系阻燃劑，而鹵系阻燃劑毒性較高、污染較大，一直困擾我國阻燃劑工業(yè)的發(fā)展。
無機系阻燃劑具有穩(wěn)定性高、不易揮發(fā)、煙氣小、毒性低、成本少等優(yōu)點，目前已越來越受到人們的青睞，但是由于其與合成材料的相容性差、添加量大，使得材料的力學性能和耐熱性能降低，因此對無機阻燃劑的改性、增強其與合成材料的相容性，降低用量已提到了重要的科研議程。
氫氧化鎂是添加型無機阻燃劑，與同類無機系阻燃劑相比，具有更好的抑煙效果，火災中80％是由煙窒息而引起死亡，因此在當代阻燃劑技術中，抑煙和阻燃都是十分重要的，氫氧化鎂既有抑煙性，又有阻燃性，在制備和使用中均無有害物質排放，還能中和燃燒中的酸性和腐蝕性氣體，是一種環(huán)保型、綠色阻燃劑。
氫氧化鎂的制備方法大致有反應轉化法、氫氧化鈣法、氨法、氫氧化鈉法、氯化鎂水化法，但由于化學物質材料不同、控制條件不同、產(chǎn)物的用途不同，使制取方法也產(chǎn)生了多種利弊，有的工藝復雜、不易實現(xiàn)，有的原料粗糙、產(chǎn)物產(chǎn)率低，有的制備過程污染嚴重、副產(chǎn)物多，有的制取的產(chǎn)物精度、純度低，產(chǎn)物形態(tài)、形貌變化大，其制備方法均不夠理想。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的就是針對背景技術的不足，采用一種新的反向化學沉淀法，通過溶解滴加七水合硫酸鎂、硅烷偶聯(lián)劑改性、洗滌、過濾、干燥等工序，制取高純度納米級氫氧化鎂白色針狀晶體粉末產(chǎn)物，以便在制備過程中達到不污染環(huán)境、減少工藝流程、提高產(chǎn)物的產(chǎn)收率、純度、精度的目的。
技術方案本發(fā)明使用的化學物質材料為七水合硫酸鎂、氫氧化鈉、聚乙二醇、硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)、去離子水、二水合氯化鋇、無水乙醇，其組合配比是以克、毫升為計量單位七水合硫酸鎂MgSO4·7H2O 12.3235g±0.0005g氫氧化鈉NaOH 4g±0.0005g聚乙二醇(PEG 1000)HO(CH2CH2O)nH0.1166g±0.0002g硅烷偶聯(lián)劑(KH-560) 0.1166g±0.0002g去離子水H2O5000ml±20ml二水合氯化鋇BaCl2·2H2O 24.428g±0.0005g無水乙醇CH3CH2OH 50ml±1ml制取方法如下(1)精選化學物質對制備所需的化學物質原料要進行精選，并進行純度控制七水合硫酸鎂固態(tài)≥99.0％氫氧化鈉固態(tài)≥96.0％聚乙二醇(PEG 1000) 蠟狀固體平均分子量900-1100硅烷偶聯(lián)劑(KH-560) 無色液體≥98％去離子水液態(tài)99.999％二水合氯化鋇固態(tài)≥99.5％無水乙醇液態(tài)≥99.7％
(2)溶解七水合硫酸鎂將七水合硫酸鎂12.3235g±0.0005g置于燒杯中，加入去離子水50ml±1ml，磁力攪拌器攪拌5min±1min，使其溶解，成溶液；將燒杯中的溶液移入100ml容量瓶中，用去離子水40ml±1ml洗滌燒杯二次，并把洗滌溶液全部倒入容量瓶里，補充加入去離子水4ml，使容量瓶內溶液量為100ml±0.1ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，成七水合硫酸鎂水溶液；(3)過濾將七水合硫酸鎂水溶液，置于玻璃漏斗中，用一層慢速定性分析濾紙進行過濾，濾除固體雜質，過濾時間為15min±3min；(4)溶解氫氧化鈉、聚乙二醇(PEG 1000)將氫氧化鈉4g±0.0005g，聚乙二醇(PEG 1000)0.1166g±0.0002g置于燒杯中，加入去離子水50ml±lml，磁力攪拌器攪拌5min±1min，成溶液；將燒杯中的溶液移入200ml容量瓶中，用去離子水60ml±1ml洗滌燒杯三次，并把洗滌液倒入200ml容量瓶中；補充加入去離子水90ml，使容量瓶內溶液量為200ml±0.15ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，酸堿度pH值＝13，呈強堿性，成氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液；(5)反向化學沉淀法滴加七水合硫酸鎂水溶液將盛有200ml±0.15ml氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液的錐形瓶置于磁力攪拌器上，進行均勻攪拌，同時在錐形瓶的上部插入滴液漏斗，然后將七水合硫酸鎂水溶液100ml±0.1ml加入滴液漏斗中，向錐形瓶中緩慢滴入，邊滴入、邊磁力攪拌，滴入速度為1ml/min，滴入、持續(xù)攪拌時間為100min+10min，滴加溫度為常溫20℃±3℃；在滴加過程中，七水合硫酸鎂水溶液與氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液混合后將產(chǎn)生化學反應，反應式如下化學反應方程式
式中MgSO4-硫酸鎂Mg(OH)2-氫氧化鎂Na2SO4-硫酸鈉聚乙二醇(PEG1000)與氫氧化鎂吸附作用示意如下
或 式中OH-羥基O-氧C-碳七水合硫酸鎂水溶液滴加完成后，錐形瓶中的液體成凝膠混合液；(6)靜置、陳化七水合硫酸鎂、氫氧化鈉、聚乙二醇凝膠混合液在錐形瓶中，在磁力攪拌器上繼續(xù)攪拌，靜置、陳化120min±5min；(7)過濾將靜置、陳化后的凝膠混合液置于玻璃漏斗中，用一層慢速定性分析濾紙進行過濾，濾紙上的白色固體即為氫氧化鎂初級產(chǎn)物；(8)沖洗洗滌用洗瓶向漏斗中的白色固體加入去離子水50ml±3ml，待漏斗中的去離子水全部濾過后，可繼續(xù)加入去離子水50ml±3ml，視硫酸根SO42-檢測情況重復進行沖洗洗滌20次；(9)用二水合氯化鋇溶液檢測濾液中的硫酸根SO42-將二水合氯化鋇24.428g±0.0005g置于燒杯中，加入去離子水50ml±1ml，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌5min±1min，成溶液；將燒杯內的溶液移入100ml容量瓶中，用去離子水40ml±1ml沖洗燒杯二次，將沖洗液一起倒入容量瓶中；補充去離子水6ml，使容量瓶溶液量為100ml±0.1ml，使摩爾濃度為1mol/L，成二水合氯化鋇水溶液；將二水合氯化鋇水溶液移入無色透明的滴液瓶中；將表面皿置于漏斗頸下接取3滴濾液，用滴液瓶上的滴管吸取二水合氯化鋇水溶液，將其滴于表面皿上的濾液中，若出現(xiàn)白色沉淀，則說明濾液中含有硫酸根SO42-，反復洗滌，反復檢測，直至濾液中加入二水合氯化鋇水溶液后不產(chǎn)生白色沉淀，此時濾液中已經(jīng)不存在硫酸根SO42-，洗滌即可停止；(10)真空干燥將經(jīng)過20次洗滌、檢測后的白色固體，收集于專用容器中，然后置于真空干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度120℃±2℃，干燥時間180min±5min，干燥后即為白色粉末產(chǎn)物；(11)研磨、過篩將干燥后的白色粉末用瑪瑙研缽、瑪瑙研磨棒進行研磨；然后用400目的篩網(wǎng)進行過篩；研磨、過篩反復進行，得到超細氫氧化鎂白色粉末產(chǎn)物；(12)硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性處理將超細氫氧化鎂白色粉末置于錐形瓶中，然后加入去離子水50ml±1ml，將錐形瓶置于磁力攪拌器上進行攪拌，攪拌10min±2min后，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)0.1166g±0.0002g，繼續(xù)攪拌30min±2min，使其混合并進行改性反應，反應式如下 式中HO-羥基Si-硅
OCH3-甲氧基 超細氫氧化鎂白色粉末產(chǎn)物改性后，由親水性變?yōu)槭杷裕?13)過濾將改性后的超細氫氧化鎂白色粉末硅烷偶聯(lián)劑水溶液置于玻璃漏斗上，用一層慢速定性分析濾紙進行過濾；(14)用無水乙醇洗滌、過濾二次向漏斗中的白色粉末加入無水乙醇50ml±5ml，待無水乙醇全部濾過后，繼續(xù)加入無水乙醇50ml±5ml，對漏斗中的白色粉末二次進行洗滌，濾紙上留下的白色粉末即為改性后的疏水性、超細氫氧化鎂白色粉末；(15)二次真空干燥將改性、洗滌、過濾后的氫氧化鎂白色粉末收集于專用容器中，然后置于真空干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度60℃±2℃，干燥時間30min±2min，干燥后即得到最終產(chǎn)物-疏水性、超細、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末；(16)檢測、分析、表征對制備的疏水性、超細、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末要進行形貌、精度、純度、成分、疏水性等檢測分析；用中國丹東Y-2000型X射線衍射儀(XRD)分析樣品晶型結構；用日本電子公司JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)進行形貌分析，針狀晶體直徑為7～12nm，長度為50～100nm，納米級；(17)儲存對制備、檢測合格的疏水性超細納米級晶體針狀氫氧化鎂白色粉末收集于無色透明的玻璃容器中，置于陰涼干燥潔凈的環(huán)境中，要防水、防潮、防酸侵蝕，儲存溫度為20℃±3℃，相對濕度≤40％。
所述的制備疏水性、超細、納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取是以七水合硫酸鎂為原料，以氫氧化鈉為酸堿度pH值的調節(jié)劑、沉淀劑，以聚乙二醇為分散劑，以去離子水、無水乙醇為清洗劑，以二水合氯化鋇為檢測劑，以硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)為改性劑。
所述的反向化學沉淀法滴加七水合硫酸鎂水溶液，是將盛有氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液的錐形瓶置于磁力攪拌器上，然后在錐形瓶上插入滴液漏斗，將七水合硫酸鎂水溶液加入滴液漏斗中，在磁力攪拌狀態(tài)下，緩慢向錐形瓶滴入，滴入速度為1ml/min，滴加時間為100min+10min，滴加溫度為20℃±3℃。
所述的硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性是將改性劑硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)、超細氫氧化鎂白色粉末、去離子水按量比置于錐形瓶中，并將錐形瓶置于磁力攪拌器上，均勻攪拌，使其混合，進行改性反應，改性后的氫氧化鎂由親水性改為疏水性，攪拌、反應、改性時間為30min±2min。
所述的產(chǎn)物粉末洗滌、二水合氯化鋇水溶液檢測硫酸根，是先將二水合氯化鋇與去離子水混合成二水合氯化鋇水溶液，然后將表面皿置于漏斗頸下接取3滴濾液，用滴瓶上的滴管吸取二水合氯化鋇溶液，將其滴于表面皿上的濾液中，若出現(xiàn)白色沉淀，則說明濾液中含有硫酸根SO42-，反復洗滌，反復檢測，直至濾液中加入二水合氯化鋇溶液后不產(chǎn)生白色沉淀，此時濾液中已經(jīng)不存在硫酸根SO42-，洗滌即可停止。
有益效果本發(fā)明與背景技術相比具有明顯的先進性，采用了新的制備工藝流程，先對所用的化學物質原料進行精選，并進行純度控制，先制備七水合硫酸鎂水溶液，然后制備氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液，再用反向化學沉淀法將七水合硫酸鎂水溶液滴加到氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液內，進行化學反應，經(jīng)二水合氯化鋇溶液檢測、洗滌、過濾、烘干、研磨、過篩制得超細白色粉末產(chǎn)物，再經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性處理，最終制成高純度的疏水性、超細、松散、晶體、針狀氫氧化鎂白色粉末，它是以七水合硫酸鎂為原料，以氫氧化鈉為酸堿度pH值調節(jié)劑、沉淀劑，以聚乙二醇為分散劑，以去離子水、無水乙醇為清洗劑，以二水合氯化鋇為硫酸根離子檢測劑，以硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)為改性劑，該制取方法使用設備少，工藝流程短，不污染環(huán)境，產(chǎn)收率高，可達96％，產(chǎn)物純度好，可達95.5％，產(chǎn)物精度高，針狀晶體直徑為7～12nm，長度為50～100nm，是十分理想的制取高純度、疏水性、超細、納米級氫氧化鎂的方法，此阻燃劑可與多種有機物匹配進行阻燃材料生產(chǎn)。


圖1為制備工藝流程2為反向化學沉淀法制備狀態(tài)3為硅烷偶聯(lián)劑改性狀態(tài)4為產(chǎn)物XRD衍射強度與衍射角坐標關系5為產(chǎn)物放大5萬倍高分辨(HRTEM)形貌中所示，件號清單如下1.磁力攪拌器，2.電源開關，3.錐形瓶，4.滴液管，5.滴液開關，6.滴液漏斗，7.七水合硫酸鎂水溶液，8.氫氧化鈉聚乙二醇水溶液，9.攪拌器功率控制器，10.錐形塞，11.加液漏斗，12.氫氧化鎂硅烷偶聯(lián)劑水溶液。
實施方式以下結合附圖對本發(fā)明做進一步說明圖1所示，是制取疏水性超細氫氧化鎂工藝流程圖，要嚴格按照工藝流程和工藝參數(shù)進行，按序操作。
對制備所需的化學物質原料要嚴格精選，并進行精度、純度控制，不得有雜質介入，防止發(fā)生副反應，產(chǎn)生副產(chǎn)物，以免影響氫氧化鎂的阻燃性能。
對制取和化學反應中使用的化學物質原料要嚴格稱量，確?；瘜W反應按摩爾比精確進行，以優(yōu)化反應參數(shù)，避免不必要的浪費。
在制備疏水性、超細、納米級氫氧化鎂中使用的化學物質原料是在預先設置的數(shù)值范圍內確定的，以克、毫升為計量單位，當進行工業(yè)化制取時，以千克、升為計量單位。
制取所需的錐形瓶、磁力攪拌器、滴液漏斗、燒杯、專用容器、表面皿、儲存器皿、真空干燥箱、瑪瑙研缽、研磨棒、慢速定性濾紙、篩網(wǎng)等要保持潔凈，不得有雜質介入，以免生成副產(chǎn)物和影響制備。
本發(fā)明是采用反向化學沉淀法制備氫氧化鎂的，并在反應過程中引入高分子分散劑聚乙二醇來控制產(chǎn)物形貌，是超常規(guī)試驗制取，是用七水合硫酸鎂水溶液向氫氧化鈉聚乙二醇水溶液內滴加，這就能很好地控制反應體系的酸堿度pH值＝13，在強堿下進行，氫氧化鎂的Zeta電位|ζ|始終≥0.03V，可有效地避免發(fā)生二次凝聚，有助于獲得產(chǎn)物粒徑小、分布均勻的納米粉粒。
如果采用正向沉淀法制取氫氧化鎂，是在七水合硫酸鎂、分散劑聚乙二醇水溶液內滴加沉淀劑、pH值調節(jié)劑氫氧化鈉，正向沉淀會造成沉淀劑的局部濃度過高，使沉淀物極易夾帶其它雜質并且出現(xiàn)粒度不均勻等問題，而且沉淀微粒的電位經(jīng)歷了由正到負，絕對值由大變小、又變大的過程，顆粒會發(fā)生二次凝聚，會影響產(chǎn)物粉粒的粒徑，故不采用正向沉淀法。
分散劑聚乙二醇的添加會影響產(chǎn)物晶體的生長方向，可使產(chǎn)物極性較弱的面顯露較多，極性較強的面顯露較少，使生成的氫氧化鎂表面極性降低，結構趨于穩(wěn)定，聚乙二醇可以控制顆粒的大小，改變顆粒的分散性，還會影響產(chǎn)物晶體的生長取向，故應嚴格控制。
硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)的改性是十分重要的，將直接影響和改變氫氧化鎂的化學性質和與其它有機化合物的匹配，使產(chǎn)物由親水性變成疏水性。
圖2所示，是反向沉淀法制備氫氧化鎂的反應狀態(tài)圖，是用磁力攪拌器和錐形瓶來完成的，在磁力攪拌器1的上部置放錐形瓶3，錐形瓶3的上部置放滴液漏斗6，滴液漏斗6連接滴液管4并經(jīng)錐形塞10插入錐形瓶3中，滴液管4的上部設有滴液控制開關5，滴液漏斗6內置放七水合硫酸鎂水溶液7，經(jīng)滴液管4滴入錐形瓶3中，與瓶中的氫氧化鈉聚乙二醇水溶液8混合，即為反向滴加沉淀，并進行化學反應，錐形塞10起密封作用，滴液控制開關5控制滴液滴入速度，磁力攪拌器上設有電源開關2，攪拌功率控制器9。
圖3所示，是硅烷偶聯(lián)劑改性狀態(tài)圖，在磁力攪拌器1的上部設有錐形瓶3，錐形瓶3的上部設有錐形塞10，錐形塞10上設有加液漏斗11，并由滴液管4直通錐形瓶3內，氫氧化鎂+去離子水+硅烷偶聯(lián)劑由加液漏斗11內加入錐形瓶3中，經(jīng)磁力攪拌器1磁力攪拌成氫氧化鎂硅烷偶聯(lián)劑混合液，并進行改性反應。
圖4所示，是產(chǎn)物XRD衍射強度與衍射角坐標關系圖，縱坐標是衍射強度指數(shù)，橫坐標是2倍的衍射角，(001)面是非極性面，(110)面是極性面，(001)面與(110)面衍射強度之比I(001)/I(110)＝1.43。
圖5所示，是產(chǎn)物放大5萬倍高分辨(HRTEM)形貌圖，由圖可知產(chǎn)物為松散的針狀結晶粉體，呈不規(guī)則排列，標尺單位為50nm，針狀顆粒的直徑為7～12nm，長度為50～100nm。
實施例1.
各制取設備、實驗儀器處于準工作狀態(tài)；精選化學物質原料，并進行純度控制；溶解七水合硫酸鎂將七水合硫酸鎂12.3235g±0.0005g置于燒杯中；加入去離子水50ml±1ml；磁力攪拌器攪拌5min±1min，使其溶解，成溶液；將燒杯中的溶液移入100ml容量瓶中；用去離子水40ml±1ml洗滌燒杯二次，并把洗滌液倒入100ml容量瓶中；補充加入去離子水4ml，使容量瓶內溶液量為100ml±0.1ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，成七水合硫酸鎂水溶液；過濾用一層慢速定性濾紙在玻璃漏斗上過濾，濾除固體雜質；溶解氫氧化鈉、聚乙二醇(PEG 1000)將氫氧化鈉4g±0.0005g、聚乙二醇(PEG 1000)0.1166g±0.0002g置于燒杯中；加入去離子水50ml±1ml；磁力攪拌器攪拌5min±1min，成溶液；將燒杯中的溶液移入200ml容量瓶中；用去離子水60ml±1ml洗滌燒杯三次，并把洗滌液倒入200ml容量瓶中；補充加入去離子水90ml，使容量瓶內溶液量為200ml±0.15ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，酸堿度pH值＝13，呈強堿性，成氫氧化鈉聚乙二醇水溶液；反向化學沉淀法滴加七水合硫酸鎂水溶液將錐形瓶置于磁力攪拌器上；加入氫氧化鈉聚乙二醇水溶液200ml±0.15ml；開啟磁力攪拌器，進行攪拌；在錐形瓶上插入滴液漏斗；將七水合硫酸鎂100ml±0.1ml加入滴液漏斗中，向錐形瓶中緩慢滴入，由控制器控制滴入速度，滴入速度為1ml/min，邊滴入、邊攪拌，持續(xù)滴入、攪拌時間為100min+10min；滴加溫度為20℃±3℃；滴加、攪拌過程中，將產(chǎn)生化學反應；
七水合硫酸鎂水溶液滴加完成后，錐形瓶中的液體成凝膠混合液；靜置、陳化錐形瓶的七水合硫酸鎂、氫氧化鈉、聚乙二醇凝膠混合液繼續(xù)在磁力攪拌器上攪拌、靜置、陳化120min±5min；過濾將靜置、陳化后的凝膠混合液置于玻璃漏斗中，用一層慢速定性濾紙進行過濾，濾紙上留存的白色固體，即為氫氧化鎂初級產(chǎn)物；沖洗洗滌將去離子水50ml±3ml加入過濾漏斗中，沖洗白色固體，視硫酸根SO42-含量的檢測情況重復進行沖洗洗滌20次；用二水合氯化鋇溶液檢測濾液中的硫酸根SO42-將二水合氯化鋇24.428g±0.0005g，置于燒杯中，加入去離子水50ml±1ml，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌5min±1min，成溶液；將燒杯內的溶液移入100ml容量瓶中，用去離子水40ml±1ml沖洗燒杯二次，將沖洗液一起倒入容量瓶中；補充去離子水6ml，使容量瓶溶液量為100ml±0.1ml，使摩爾濃度為1mol/L，成二水合氯化鋇水溶液；將二水合氯化鋇水溶液移入無色透明的滴液瓶中；接取過濾、洗滌液三滴于表面皿上，滴入二水合氯化鋇水溶液，進行沉淀反應；表面皿上出現(xiàn)白色沉淀物說明有硫酸SO42-存在，當表面皿上不出現(xiàn)白色沉淀物時，即可停止沖洗洗滌、過濾；真空干燥將沖洗洗滌、過濾、檢測、過濾后的白色固體收集于專用容器，置于真空干燥箱中干燥，溫度120℃±2℃，時間180min±5min，干燥后為白色粉末產(chǎn)物；研磨、過篩白色粉末用瑪瑙研缽、研棒研磨，用400目篩網(wǎng)過篩，研磨、過篩反復進行，得到超細氫氧化鎂白色粉末產(chǎn)物；硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性將超細白色粉末置于錐形瓶中，加入去離子水50ml±1ml；將錐形瓶置于磁力攪拌器上攪拌10min±2min，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH560)0.1166g±0.0002g，繼續(xù)攪拌30min±2min，進行改性反應；改性后由親水性變?yōu)槭杷?；過濾改性后的氫氧化鎂硅烷偶聯(lián)劑水溶液，置于過濾漏斗上，用一層慢速定性濾紙過濾；
無水乙醇洗滌、過濾二次向過濾漏斗中加入無水乙醇50ml±5ml，進行沖洗洗滌、過濾二次，過濾后，濾紙上留存白色粉末，即為改性后的氫氧化鎂產(chǎn)物；二次真空干燥將改性、洗滌、過濾后的白色粉末收集于專用容器中，置于真空干燥箱中干燥，溫度60℃±2℃，時間30min±2min，干燥后即得到最終產(chǎn)物疏水性、超細、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末；通過以上工藝程序，從而完成了制取的全過程。
權利要求
1.一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，其特征在于本發(fā)明使用的化學物質材料為七水合硫酸鎂、氫氧化鈉、聚乙二醇、硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)、去離子水、二水合氯化鋇、無水乙醇，其組合配比是以克、毫升為計量單位七水合硫酸鎂MgSO4·7H2O 12.3235g±0.0005g氫氧化鈉NaOH 4g±0.0005g聚乙二醇(PEG 1000)HO(CH2CH2O)nH 0.1166g±0.0002g硅烷偶聯(lián)劑(KH-560) 0.1166g±0.0002g去離子水H2O 5000ml±20ml二水合氯化鋇BaCl2·2H2O 24.428g±0.0005g無水乙醇CH3CH2OH50ml±1ml制取方法如下(1)精選化學物質對制備所需的化學物質原料要進行精選，并進行純度控制七水合硫酸鎂 固態(tài) ≥99.0％氫氧化鈉 固態(tài) ≥96.0％聚乙二醇(PEG 1000) 蠟狀固體 平均分子量900-1100硅烷偶聯(lián)劑(KH-560) 無色液體 ≥98％去離子水 液態(tài) 99.999％二水合氯化鋇 固態(tài) ≥99.5％無水乙醇 液態(tài) ≥99.7％(2)溶解七水合硫酸鎂將七水合硫酸鎂12.3235g±0.0005g置于燒杯中，加入去離子水50ml±1ml，磁力攪拌器攪拌5min±1min，使其溶解，成溶液；將燒杯中的溶液移入100ml容量瓶中，用去離子水40ml±1ml洗滌燒杯二次，并把洗滌溶液全部倒入容量瓶里，補充加入去離子水4ml，使容量瓶內溶液量為100ml±0.1ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，成七水合硫酸鎂水溶液；(3)過濾將七水合硫酸鎂水溶液，置于玻璃漏斗中，用一層慢速定性分析濾紙進行過濾，濾除固體雜質，過濾時間為15min±3min；(4)溶解氫氧化鈉、聚乙二醇(PEG 1000)將氫氧化鈉4g±0.0005g，聚乙二醇(PEG 1000)0.1166g±0.0002g置于燒杯中，加入去離子水50ml±1ml，磁力攪拌器攪拌5min±1min，成溶液；將燒杯中的溶液移入200ml容量瓶中，用去離子水60ml±1ml洗滌燒杯三次，并把洗滌液倒入200ml容量瓶中；補充加入去離子水90ml，使容量瓶內溶液量為200ml±0.15ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，酸堿度pH值＝13，呈強堿性，成氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液；(5)反向化學沉淀法滴加七水合硫酸鎂水溶液將盛有200ml±0.15ml氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液的錐形瓶置于磁力攪拌器上，進行均勻攪拌，同時在錐形瓶的上部插入滴液漏斗，然后將七水合硫酸鎂水溶液100ml±0.1ml加入滴液漏斗中，向錐形瓶中緩慢滴入，邊滴入、邊磁力攪拌，滴入速度為1ml/min，滴入、持續(xù)攪拌時間為100min+10min，滴加溫度為常溫20℃±3℃；在滴加過程中，七水合硫酸鎂水溶液與氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液混合后將產(chǎn)生化學反應，反應式如下化學反應方程式式中MgSO4-硫酸鎂Mg(OH)2-氫氧化鎂Na2SO4-硫酸鈉聚乙二醇(PEG1000)與氫氧化鎂吸附作用示意如下 或 式中OH-羥基O-氧C-碳七水合硫酸鎂水溶液滴加完成后，錐形瓶中的液體成凝膠混合液；(6)靜置、陳化七水合硫酸鎂、氫氧化鈉、聚乙二醇凝膠混合液在錐形瓶中，在磁力攪拌器上繼續(xù)攪拌，靜置、陳化120min±5min；(7)過濾將靜置、陳化后的凝膠混合液置于玻璃漏斗中，用一層慢速定性分析濾紙進行過濾，濾紙上的白色固體即為氫氧化鎂初級產(chǎn)物；(8)沖洗洗滌用洗瓶向漏斗中的白色固體加入去離子水50ml±3ml，待漏斗中的去離子水全部濾過后，可繼續(xù)加入去離子水50ml±3ml，視硫酸根SO42-檢測情況重復進行沖洗洗滌20次；(9)用二水合氯化鋇溶液檢測濾液中的硫酸根SO42-將二水合氯化鋇24.428g±0.0005g置于燒杯中，加入去離子水50ml±1ml，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌5min±1min，成溶液；將燒杯內的溶液移入100ml容量瓶中，用去離子水40ml±1ml沖洗燒杯二次，將沖洗液一起倒入容量瓶中；補充去離子水6ml，使容量瓶溶液量為100ml±0.1ml，使摩爾濃度為1mol/L，成二水合氯化鋇水溶液；將二水合氯化鋇水溶液移入無色透明的滴液瓶中；將表面皿置于漏斗頸下接取3滴濾液，用滴液瓶上的滴管吸取二水合氯化鋇水溶液，將其滴于表面皿上的濾液中，若出現(xiàn)白色沉淀，則說明濾液中含有硫酸根SO42-，反復洗滌，反復檢測，直至濾液中加入二水合氯化鋇水溶液后不產(chǎn)生白色沉淀，此時濾液中已經(jīng)不存在硫酸根SO42-，洗滌即可停止；(10)真空干燥將經(jīng)過20次洗滌、檢測后的白色固體，收集于專用容器中，然后置于真空干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度120℃±2℃，干燥時間180min±5min，干燥后即為白色粉末產(chǎn)物；(11)研磨、過篩將干燥后的白色粉末用瑪瑙研缽、瑪瑙研磨棒進行研磨；然后用400目的篩網(wǎng)進行過篩；研磨、過篩反復進行，得到超細氫氧化鎂白色粉末產(chǎn)物；(12)硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性處理將超細氫氧化鎂白色粉末置于錐形瓶中，然后加入去離子水50ml±1ml，將錐形瓶置于磁力攪拌器上進行攪拌，攪拌10min±2min后，加入硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)0.1166g±0.0002g，繼續(xù)攪拌30min±2min，使其混合并進行改性反應，反應式如下 式中HO-羥基Si-硅OCH3-甲氧基 -γ-(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基超細氫氧化鎂白色粉末產(chǎn)物改性后，由親水性變?yōu)槭杷裕?13)過濾將改性后的超細氫氧化鎂白色粉末硅烷偶聯(lián)劑水溶液置于玻璃漏斗上，用一層慢速定性分析濾紙進行過濾；(14)用無水乙醇洗滌、過濾二次向漏斗中的白色粉末加入無水乙醇50ml±5ml，待無水乙醇全部濾過后，繼續(xù)加入無水乙醇50ml±5ml，對漏斗中的白色粉末二次進行洗滌，濾紙上留下的白色粉末即為改性后的疏水性、超細氫氧化鎂白色粉末；(15)二次真空干燥將改性、洗滌、過濾后的氫氧化鎂白色粉末收集于專用容器中，然后置于真空干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度60℃±2℃，干燥時間30min±2min，干燥后即得到最終產(chǎn)物—疏水性、超細、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末；(16)檢測、分析、表征對制備的疏水性、超細、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末要進行形貌、精度、純度、成分、疏水性等檢測分析；用中國丹東Y-2000型X射線衍射儀(XRD)分析樣品晶型結構；用日本電子公司JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)進行形貌分析，針狀晶體直徑為7～12nm，長度為50～100nm，納米級；(17)儲存對制備、檢測合格的疏水性超細納米級晶體針狀氫氧化鎂白色粉末收集于無色透明的玻璃容器中，置于陰涼干燥潔凈的環(huán)境中，要防水、防潮、防酸侵蝕，儲存溫度為20℃±3℃，相對濕度≤40％。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，其特征在于所述的制備疏水性、超細、納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取是以七水合硫酸鎂為原料，以氫氧化鈉為酸堿度pH值的調節(jié)劑、沉淀劑，以聚乙二醇為分散劑，以去離子水、無水乙醇為清洗劑，以二水合氯化鋇為檢測劑，以硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)為改性劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，其特征在于所述的反向化學沉淀法滴加七水合硫酸鎂水溶液，是將盛有氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液的錐形瓶置于磁力攪拌器上，然后在錐形瓶上插入滴液漏斗，將七水合硫酸鎂水溶液加入滴液漏斗中，在磁力攪拌狀態(tài)下，緩慢向錐形瓶滴入，滴入速度為1ml/min，滴加時間為100min+10min，滴加溫度為20℃±3℃。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性是將改性劑硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)、超細氫氧化鎂白色粉末、去離子水按量比置于錐形瓶中，并將錐形瓶置于磁力攪拌器上，均勻攪拌，使其混合，進行改性反應，改性后的氫氧化鎂由親水性改為疏水性，攪拌、反應、改性時間為30min±2min。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，其特征在于所述的產(chǎn)物粉末洗滌、二水合氯化鋇水溶液檢測硫酸根，是先將二水合氯化鋇與去離子水混合成二水合氯化鋇水溶液，然后將表面皿置于漏斗頸下接取3滴濾液，用滴瓶上的滴管吸取二水合氯化鋇溶液，將其滴于表面皿上的濾液中，若出現(xiàn)白色沉淀，則說明濾液中含有硫酸根SO42-，反復洗滌，反復檢測，直至濾液中加入二水合氯化鋇溶液后不產(chǎn)生白色沉淀，此時濾液中已經(jīng)不存在硫酸根SO42-，洗滌即可停止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種疏水性超細納米級阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，先制備七水合硫酸鎂水溶液、氫氧化鈉聚乙二醇水溶液，再用反向化學沉淀法將七水合硫酸鎂水溶液滴加到氫氧化鈉聚乙二醇水溶液內，進行化學反應，經(jīng)過濾、洗滌、烘干、研磨、過篩制成超細白色粉末，經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑(KH－560)改性處理，最終制成高純度、疏水性、超細、松散、晶體、針狀、納米級氫氧化鎂白色粉末，聚乙二醇為分散劑、二水合氯化鋇為硫酸根離子檢測劑、該方法使用設備少，工藝流程短，環(huán)境污染小，產(chǎn)物收率高，可達96％，純度好，可達95.5％，精度高，針狀顆粒直徑為7～12nm，長度為50～100nm，疏水性好，可與多種有機化合物匹配。
文檔編號C09K21/00GK1869154SQ20061001276
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權日2006年5月29日
發(fā)明者許并社, 晏泓, 張雪虎, 劉旭光, 賈虎生, 魏麗喬 申請人:太原理工大學