專利名稱:一種無機(jī)阻燃劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種無機(jī)阻燃劑及其制備方法。
背景技術(shù):
阻燃劑是鋼鐵構(gòu)建的防火涂料、塑膠材料的防火填料以及電纜絕緣層防火填料的主成分之一,其消費(fèi)量隨著國家工業(yè)化程度和人民生活水平的提高而迅速增加。近年來,由于室內(nèi)裝飾材料的廣泛應(yīng)用,合成材料本身的防火阻燃性能對建筑物安全的重要性日益增強(qiáng)。在各類無機(jī)阻燃劑中,鎂鋁水滑石熱穩(wěn)定性好,兼有阻燃、消煙、填充增強(qiáng)三種功能,是一種高效、無毒、低煙的優(yōu)質(zhì)阻燃劑,但制備成本較高;氧化銻阻燃劑能與合成材料中所含的鹵素,或配合使用的含鹵素化合物產(chǎn)生極大的協(xié)同阻燃作用,是一種高效阻燃協(xié)同劑,但在燃燒時(shí)會產(chǎn)生大量黑煙。本發(fā)明采用新的制備工藝,將這兩種無機(jī)阻燃劑融合為一體,使二者各自的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮,是一種全新的協(xié)同型高效無機(jī)阻燃劑,兼有消煙和填充增強(qiáng)效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無機(jī)阻燃劑及其制備方法。
無機(jī)阻燃劑是一種含銻水滑石,按重量百分比計(jì),銻元素在水滑石中的含量為2~15%,其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為[Mg1-x(Al,Sb)x(OH)2]x+·Ry-x/y·nH2O,其中x=0.5~0.17;R為陰離子,是CO32-、HCO3-或Cl-;y是該陰離子的價(jià)態(tài);n=2~8,Mg/(Al+Sb)=2~5。
無機(jī)阻燃劑的制備方法的步驟如下1)將破碎過的氫氧化鎂或氧化鎂與氫氧化鋁按克分子數(shù)比為1∶1~5∶1的比例混合,加入到球磨機(jī)或棒磨機(jī)中,再加入2~8倍的水,研磨6~24小時(shí);2)將研磨混合物脫水,晾干或在低于90℃溫度下烘干后,在500℃~750℃條件下煅燒2~5個(gè)小時(shí),磨至小于200目待用,所得產(chǎn)物為雙金屬氧化物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為Mgm·Aln·Ox,其中x=m+3n/2;3)將輝銻礦石破碎到小于100目,倒入礦漿池中,加入重量等于礦石中銻金屬量0.8~2.0倍的可溶性硫化物,再加入重量為礦石2~8倍的水,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌0.5~3小時(shí),使其中的輝銻礦溶解,形成硫代亞銻酸根;4)采用沉淀、離心或過濾的方法,使溶液與殘留固相分離,在溶液中加入步驟2)所得的雙金屬氧化物,其重量應(yīng)為輝銻礦中銻金屬量的10~20倍,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌4~12小時(shí);5)采用沉淀、離心或過濾的方法,使反應(yīng)物與溶液分離,并將其晾干或在低于90℃溫度下烘干,固相進(jìn)入下道工序,液相返回到步驟3)重復(fù)使用;6)將步驟5)所得固相在500℃~750℃條件下煅燒2~5小時(shí),使被雙金屬氧化物吸附的硫代亞銻酸根分解,并以氧化銻的形式融入雙金屬氧化物分子中,煙道氣中的SO3以水洗方式回收,得到硫酸,煅燒殘留物仍為雙金屬氧化物,可進(jìn)入下道工序,或返回到步驟4)中再次使用以提高產(chǎn)品中銻含量;7)將可溶性碳酸鹽,或者是鹽酸鹽配制成濃度為0.5~2mole/L的溶液,按每克分子鹽加100~300克雙金屬氧化物的比例,將步驟6)所得物加入到溶液中,混合均勻,并持續(xù)攪拌3~8小時(shí),過濾或離心脫水,并用清水洗2~3遍,脫水、晾干或在低于90℃溫度下烘干后,磨至小于200目即可。
所說的氫氧化鎂是市售商品或是天然礦物水鎂石,其化學(xué)成份為Mg(OH)2;所說的氧化鎂是市售商品,或是天然礦物菱鎂礦在400~600℃煅燒產(chǎn)物。氫氧化鋁是市售商品,或是天然礦物三水鋁石,其化學(xué)成份為Al(OH)3??扇苄粤蚧锸荖a2S、K2S和(NH4)2S中的一種或數(shù)種??扇苄蕴妓猁}為碳酸鈉、碳酸氫鈉或其水合物中的一種或數(shù)種。可溶性鹽酸鹽為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨,或其水合物中的一種或數(shù)種。
本發(fā)明提出的制備含銻水滑石的工藝流程大量使用了天然礦物原料,主要原料來源廣泛,價(jià)格低廉,工藝流程簡單,設(shè)備投資少。和現(xiàn)有的制備水滑石的方法相比,簡化生產(chǎn)工藝并采用天然礦物原料一方面大幅降低了成本和消耗,而且生產(chǎn)過程可以做到零排放,有利于環(huán)境保護(hù)。采用本發(fā)明制備的含銻水滑石作為阻燃劑,在性價(jià)比上將明顯優(yōu)于目前市場上的水滑石和氧化銻阻燃劑。
具體實(shí)施例方式
水滑石又名層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxides,LDH),具有層狀結(jié)構(gòu),其基本結(jié)構(gòu)層是由M2+-OH、M3+-OH八面體組成,形成帶正電荷的層板,在結(jié)構(gòu)層之間充填了陰離子層和水分子,因此又被稱為陰離子粘土,其層片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)對塑膠材料有良好的填充增強(qiáng)作用。最常見的水滑石為鎂鋁復(fù)合氫氧化物,其代表性化學(xué)結(jié)構(gòu)式為[Mg3Al(OH)8]2CO3·nH2O。水滑石加熱到190~250℃時(shí),發(fā)生第一次熱分解,結(jié)晶水以水蒸氣形式釋放并帶走大量熱量,該反應(yīng)的峰值溫度一般在210℃左右,失重率在12~15%,吸熱值最高可達(dá)410J/g以上;加熱到380~450℃時(shí),發(fā)生第二次熱分解,氫氧根和碳酸根以二氧化碳和水蒸氣形式釋放,失重率在29~30%,吸熱值在550J/g以上。水滑石在受熱分解時(shí)釋放出的大量CO2和水蒸氣具有良好的發(fā)泡阻燃作用。分解后的水滑石稱為雙金屬氧化物,它保留了水滑石的層狀結(jié)構(gòu),在燃燒時(shí)具有消煙作用。
本發(fā)明提出的無機(jī)阻燃劑是一種含銻水滑石。Sb3+賦存在晶格八面體位置,Sb-OH八面體與Mg-OH、Al-OH八面體一起,組成水滑石晶體的基本結(jié)構(gòu)層。充填于結(jié)構(gòu)層之間的陰離子可以是碳酸根、碳酸氫根,也可以是氯離子。前者適合于和本身含鹵素的塑料、橡膠、涂料配合使用,后者適合于和不含鹵素的合成材料配合使用。
在燃燒時(shí),賦存在含銻水滑石層間的結(jié)晶水在200℃左右釋放,帶走大量熱量,并使材料發(fā)泡降低其導(dǎo)熱率;溫度上升到350℃以上時(shí),含銻水滑石發(fā)生二次分解,再次釋放大量阻燃?xì)怏w并吸收熱量;與此同時(shí),銻與有機(jī)合成物中所含鹵素,或水滑石層間位置的鹵素反應(yīng),形成揮發(fā)性鹵化銻,起到協(xié)同阻燃作用。因此,含銻水滑石具有雙重阻燃效果,它兼有水滑石和Sb2O3兩種阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)。
含銻水滑石是一種雙效阻燃劑。它象水滑石一樣,在基本結(jié)構(gòu)層之間充填了結(jié)晶水和揮發(fā)性陰離子,受熱時(shí)通過兩次熱分解反應(yīng)釋放出大量水蒸氣和CO2。兩次熱分解反應(yīng)分別覆蓋了低溫段和高溫段,拓寬了阻燃溫度范圍,其層片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)可吸附高溫下由涂料分解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì),兼有阻燃、消煙和填充增強(qiáng)作用。結(jié)構(gòu)層中所含的銻在高溫下與有機(jī)合成物中所含鹵素,或水滑石層間位置的鹵素反應(yīng),形成揮發(fā)性鹵化銻,起到協(xié)同阻燃作用。因此,含銻水滑石具有雙重阻燃效果,它兼有水滑石和Sb2O3兩種阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)。
含銻水滑石的前身是雙金屬氧化物。以氫氧化鎂或氧化鎂與氫氧化鋁為原料制備雙金屬氧化物和水滑石的依據(jù)是,鎂的氫氧化物和氧化物具有微溶性,在濕法球磨時(shí),能和氫氧化鋁形成分子尺度上的均勻混合物,并在高溫煅燒時(shí)形成固熔體,這類固熔體在鹽溶液中水解,即可得到鎂鋁型水滑石。
原料中鎂鋁氫氧化物的比值對最終產(chǎn)品的性能有一定影響。一般說來前者用量較高時(shí),產(chǎn)品的結(jié)晶結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定;而后者用量高時(shí),產(chǎn)品的吸附性能較佳。最好將氫氧化鎂和氫氧化鋁的克分子比值掌握在2∶1~5∶1范圍內(nèi)。
氫氧化鎂可以是市售商品,也可以是天然礦物水鎂石,后者的成份也是Mg(OH)2。我國遼寧等地有天然水鎂石礦床產(chǎn)出。可以用MgO替代氫氧化鎂是因?yàn)樗子谒?,在濕法球磨過程中即轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2。MgO可以是市售商品,也可以使用天然菱鎂礦,在400~600℃溫度下煅燒得到。菱鎂礦是一種分布廣泛的非金屬礦物,在我國主要分布在遼寧等地。原料中的氫氧化鋁可以是市售商品,通常是電解鋁廠的中間產(chǎn)物;也可以是天然礦物三水鋁石,其化學(xué)成份為Al(OH)3。三水鋁石是風(fēng)化殘積型鋁土礦的主要成份,在華南、西南各省均有分布。使用天然礦物原料有利于降低成本,但需采取有效措施保證原料品質(zhì)。
可根據(jù)原料性質(zhì)的不同調(diào)節(jié)加水量,使研磨產(chǎn)物呈粘稠的、能流通的礦漿為宜。用水量過低,原料在研磨時(shí)宜結(jié)塊,影響研磨效果;用水量過高,將大大增加后續(xù)工藝的能耗及設(shè)備磨耗。本發(fā)明推薦的用水量為投料量的3~5倍。
由于氫氧化鎂、氧化鎂具微溶性,濕法研磨能使它和氫氧化鋁達(dá)到分子尺度上的均勻混合。最佳研磨時(shí)間視原料性質(zhì)而定。當(dāng)原料為天然礦物時(shí),研磨時(shí)間不應(yīng)小于12小時(shí);使用市售化合物為原料時(shí),可將研磨時(shí)間縮短到10小時(shí)以內(nèi),以降低能耗。
研磨后的混合物可選用過濾、壓濾或離心等方法脫水,盡量采用自然干燥,或在不超過90℃溫度下烘干,以便混合物能在干燥過程中進(jìn)一步老化。混合物在不超過750℃溫度下煅燒2~5小時(shí),溫度最好控制在550~650℃之間。煅燒的目的是使原料混合物轉(zhuǎn)化為固熔體。煅燒產(chǎn)物為雙金屬氧化物。
使用輝銻礦作為銻的來源一方面是為降低成本,同時(shí)可以簡化生產(chǎn)工藝。輝銻礦的溶解應(yīng)在圓柱型礦漿池中進(jìn)行,池的深度為其直徑的1~2倍,池的中部安裝機(jī)械攪拌裝置,以便使礦石或礦漿粉末與硫化物溶液保持均勻混合。所用的硫化物可以是Na2S、K2S和(NH4)2S中的一種或數(shù)種,但從成本、效益及環(huán)境因素綜合考慮,推薦使用Na2S。輝銻礦與溶液中的S2-離子反應(yīng)形成硫代亞銻酸根
反應(yīng)完全時(shí),被溶解的輝銻礦與溶液中硫化物克分子數(shù)相等,但實(shí)驗(yàn)表面,輝銻礦在硫化物溶液中的溶解度通常只有理論值的60%左右。因此在實(shí)際操作中硫化物需過量使用。如果所用的是Na2S,則其用量應(yīng)與銻礦石中的銻金屬量大致相等,用量過低會造成輝銻礦溶解不完全,用量過高則增加成本。
本發(fā)明采用雙金屬氧化物吸附溶液中的銻,代表性的反應(yīng)為
雙金屬氧化物對溶液中硫代亞銻酸根的吸附屬化學(xué)吸附,吸附容量受反應(yīng)進(jìn)行程度控制??紤]到溶液中殘留的S2-、OH-和CO2的干擾,雙金屬氧化物的用量需過量,其用量應(yīng)為被處理銻礦石中銻金屬量的10~20倍。吸附反應(yīng)后,液相中仍殘留有少量SbS33-和S2-離子,應(yīng)將溶液導(dǎo)回到礦漿池中循環(huán)使用。
吸附了硫代亞銻酸根的雙金屬氧化物呈青灰色,晾干或烘干后送入爐中煅燒。煅燒溫度不應(yīng)超過750℃,最好控制在550~650℃之間。爐膛相對密閉,并有較長煙道,以便冷卻回收揮發(fā)份。煅燒時(shí)發(fā)生的代表性反應(yīng)為
其中被雙金屬氧化物吸附的硫代亞銻酸根分解,并以氧化銻的形式融入雙金屬氧化物分子中。煙道氣中的SO3以水洗方式回收,產(chǎn)物為硫酸,反應(yīng)式為
煅燒殘留物為含銻雙金屬氧化物。為提高分子式中Sb含量,可將煅燒產(chǎn)物再次吸附硫代亞銻酸根,并重新煅燒。
將含銻雙金屬氧化物在碳酸鹽或鹽酸鹽溶液中水解,即可得到含銻水滑石。溶液中代表性的化學(xué)反應(yīng)為
反應(yīng)中LDO與碳酸根和氯離子的克分子比分別為1∶1和1∶2,碳酸鹽的克分子數(shù)應(yīng)掌握在1.2~1.5倍于LDO,而氯化物的克分子數(shù)應(yīng)為LDO的2.4~3倍,以保證反應(yīng)完全。鹽類的種類對水解反應(yīng)影響不大。從成本因素考慮,碳酸鹽最好使用Na2CO3或NaHCO3,鹽酸鹽最好使用NaCl。水解產(chǎn)物在脫水后應(yīng)水洗2~3次,以除去過量的鹽。
碳酸根型含銻水滑石適合于和本身含鹵素的塑料、橡膠、涂料配合使用,而氯離子型含銻水滑石適合于和不含鹵素的合成材料配合使用。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1從水鎂石和三水鋁石制備雙金屬氧化物。
1)稱取174公斤的水鎂石和78公斤的三水鋁石,破碎到塊度小于2厘米,加入到球磨機(jī)中,再加入750公斤水水,研磨18小時(shí);2)將研磨混合物放在濾布上過濾脫水,晾干后在600℃條件下煅燒3個(gè)小時(shí),冷卻后磨至小于200目待用。
實(shí)施例2從菱鎂礦和三水鋁石制備雙金屬氧化物。
1)稱取168公斤的菱鎂礦加熱到400℃,并恒溫3小時(shí),使其分解成MgO;2)稱取78公斤的三水鋁石,破碎到塊度小于2厘米,和上一步得到的MgO一起加入到球磨機(jī)中,再加入500公斤水水,研磨14小時(shí);3)將研磨混合物放在濾布上過濾脫水,晾干后在650℃條件下煅燒3個(gè)小時(shí),冷卻后磨至小于200目待用。
實(shí)施例3從菱鎂礦和商品Al(OH)3制備雙金屬氧化物。
1)稱取252公斤的菱鎂礦加熱到450℃,并恒溫2小時(shí),使其分解成MgO;2)稱取78公斤的商品Al(OH)3,和上一步得到的MgO一起加入到球磨機(jī)中,再加入600公斤水水,研磨8小時(shí);3)將研磨混合物放在濾布上過濾脫水,晾干后在550℃條件下煅燒4個(gè)小時(shí),冷卻后磨至小于200目待用。
實(shí)施例4從商品MgO和商品Al(OH)3制備雙金屬氧化物。
1)稱取84公斤的商品MgO,78公斤的商品Al(OH)3,一起加入到球磨機(jī)中,再加入600公斤水水,研磨6小時(shí);2)將研磨混合物放在濾布上過濾脫水,晾干后在700℃條件下煅燒2個(gè)小時(shí),冷卻后磨至小于200目待用。
實(shí)施例5以輝銻礦貧礦為原料制備含銻雙金屬氧化物1)取自某地的輝銻礦貧礦,含銻5%,破碎研磨至小于100目,稱取100Kg礦石粉末倒入礦漿池中,加入5Kg Na2S,再加入300Kg水,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌1小時(shí),使其中的輝銻礦溶解;2)過濾使溶液與殘留固相分離,并對固相噴淋2次,淋洗液與溶液一并進(jìn)入下道工序;3)在溶液中加入80Kg雙金屬氧化物,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌10小時(shí);4)過濾固相與溶液分離,在低于80℃溫度下烘干,固相進(jìn)入下道工序,液相返回到步驟1重復(fù)使用;5)將步驟4所得固相在600℃溫度下煅燒3小時(shí),使被雙金屬氧化物吸附的硫代亞銻酸根氧化,融入吸附劑中,得到含銻雙金屬氧化物;煙道氣中的SO3以水洗方式回收,得到硫酸;6)將含銻雙金屬氧化物返回到步驟3,再次吸附硫代亞銻酸根,并重復(fù)步驟4~5,以提高含銻雙金屬氧化物中的銻含量。
實(shí)施例6以銻精礦為原料制備含銻雙金屬氧化物1)稱取含銻30%的銻精礦100Kg倒入礦漿池中,加入40Kg K2S,再加入800Kg水,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌2小時(shí),使其中的輝銻礦溶解;2)過濾使溶液與殘留固相分離,并對固相噴淋2次,淋洗液與溶液一并進(jìn)入下道工序;3)在溶液中加入400Kg雙金屬氧化物,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌10小時(shí);4)過濾固相與溶液分離,在低于80℃溫度下烘干,固相進(jìn)入下道工序,液相返回到步驟1重復(fù)使用;5)將步驟4所得固相在700℃溫度下煅燒2小時(shí),使被雙金屬氧化物吸附的硫代亞銻酸根氧化,融入吸附劑中,得到含銻雙金屬氧化物;煙道氣中的SO3以水洗方式回收,得到硫酸。
實(shí)施例7以銻精礦為原料制備含銻雙金屬氧化物1)稱取含銻20%的銻精礦100Kg倒入礦漿池中,加入600Kg事先配置好的濃度為10%的(NH4)2S溶液,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌2小時(shí),使其中的輝銻礦溶解;2)過濾使溶液與殘留固相分離,并對固相噴淋2次,淋洗液與溶液一并進(jìn)入下道工序;3)在溶液中加入300Kg雙金屬氧化物,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌10小時(shí);4)過濾固相與溶液分離,在低于80℃溫度下烘干,固相進(jìn)入下道工序,液相返回到步驟1重復(fù)使用;5)將步驟4所得固相在550℃溫度下煅燒4小時(shí),使被雙金屬氧化物吸附的硫代亞銻酸根氧化,融入吸附劑中,得到含銻雙金屬氧化物;煙道氣中的SO3以水洗方式回收,得到硫酸。
實(shí)施例8從含銻雙金屬氧化物制備含銻水滑石。
1)稱取125公斤碳酸鈉,加入1噸水,充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙猓傧蛉芤褐屑尤?50公斤的含銻雙金屬氧化物,混合均勻,并持續(xù)攪拌6小時(shí);2)過濾脫水后,再加一噸水,充分?jǐn)嚢枋够旌暇鶆?,重新過濾,并重復(fù)本步驟;3)或在80℃溫度下烘干后,得到含銻水滑石,磨至小于200目,裝袋備用。
實(shí)施例9從含銻雙金屬氧化物制備含銻水滑石。
1)稱取250公斤碳酸氫鈉,加入2噸水,充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙?,再向溶液中加?00公斤的含銻雙金屬氧化物,混合均勻,并持續(xù)攪拌8小時(shí);2)過濾脫水后,再加一噸水,充分?jǐn)嚢枋够旌暇鶆?,重新過濾,并重復(fù)本步驟;3)或在70℃溫度下烘干后,得到含銻水滑石,磨至小于200目,裝袋備用。
實(shí)施例10從含銻雙金屬氧化物制備含銻水滑石。
1)稱取180公斤氯化鈉,加入1噸水,充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙猓傧蛉芤褐屑尤?00公斤的含銻雙金屬氧化物,混合均勻,并持續(xù)攪拌6小時(shí);2)過濾脫水后,再加1.5噸水,充分?jǐn)嚢枋够旌暇鶆颍匦逻^濾,并重復(fù)本步驟;3)或在60℃溫度下烘干后,得到含銻水滑石,磨至小于200目,裝袋備用。
實(shí)施例11從含銻雙金屬氧化物制備含銻水滑石。
1)稱取200公斤氯化鉀,加入1.5噸水,充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙?,再向溶液中加?60公斤的含銻雙金屬氧化物,混合均勻,并持續(xù)攪拌5小時(shí);2)過濾脫水后,再加2噸水,充分?jǐn)嚢枋够旌暇鶆?,重新過濾,并重復(fù)本步驟;3)或在80℃溫度下烘干后,磨至小于200目,裝袋備用。
實(shí)施例12從含銻雙金屬氧化物制備含銻水滑石。
1)稱取200公斤氯化銨,加入2噸水,充分?jǐn)嚢枋蛊渫耆芙猓傧蛉芤褐屑尤?20公斤的含銻雙金屬氧化物,混合均勻,并持續(xù)攪拌6小時(shí);2)過濾脫水后,再加1噸水,充分?jǐn)嚢枋够旌暇鶆?,重新過濾,并重復(fù)本步驟;3)或在60℃溫度下烘干后,磨至小于200目,裝袋備用。
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)阻燃劑,其特征在于,它是一種含銻水滑石,按重量百分比計(jì),銻元素在水滑石中的含量為2~15%,其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為[Mg1-x(Al,Sb)x(OH)2]x+·Ry-x/y·nH2O,其中x=0.5~0.17;R為陰離子,是CO32-、HCO3-或Cl-;y是該陰離子的價(jià)態(tài);n=2~8,Mg/(Al+Sb)=2~5。
2.一種無機(jī)阻燃劑的制備方法,其特征在于它的步驟如下1)將破碎過的氫氧化鎂或氧化鎂與氫氧化鋁按克分子數(shù)比為1∶1~5∶1的比例混合,加入到球磨機(jī)或棒磨機(jī)中,再加入2~8倍的水,研磨6~24小時(shí);2)將研磨混合物脫水,晾干或在低于90℃溫度下烘干后,在500℃~750℃條件下煅燒2~5個(gè)小時(shí),磨至小于200目待用,所得產(chǎn)物為雙金屬氧化物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為Mgm·Aln·Ox,其中x=m+3n/2;3)將輝銻礦石破碎到小于100目,倒入礦漿池中,加入重量等于礦石中銻金屬量0.8~2.0倍的可溶性硫化物,再加入重量為礦石2~8倍的水,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌0.5~3小時(shí),使其中的輝銻礦溶解,形成硫代亞銻酸根;4)采用沉淀、離心或過濾的方法,使溶液與殘留固相分離,在溶液中加入步驟2)所得的雙金屬氧化物,其重量應(yīng)為輝銻礦中銻金屬量的10~20倍,攪拌均勻,并持續(xù)攪拌4~12小時(shí);5)采用沉淀、離心或過濾的方法,使反應(yīng)物與溶液分離,并將其晾干或在低于90℃溫度下烘干,固相進(jìn)入下道工序,液相返回到步驟3)重復(fù)使用;6)將步驟5)所得固相在500℃~750℃條件下煅燒2~5小時(shí),使被雙金屬氧化物吸附的硫代亞銻酸根分解,并以氧化銻的形式融入雙金屬氧化物分子中,煙道氣中的SO3以水洗方式回收,得到硫酸,煅燒殘留物仍為雙金屬氧化物,可進(jìn)入下道工序,或返回到步驟4)中再次使用以提高產(chǎn)品中銻含量。7)將可溶性碳酸鹽,或者是鹽酸鹽配制成濃度為0.5~2mole/L的溶液,按每克分子鹽加100~300克雙金屬氧化物的比例,將步驟6)所得物加入到溶液中,混合均勻,并持續(xù)攪拌3~8小時(shí),過濾或離心脫水,并用清水洗2~3遍,脫水、晾干或在低于90℃溫度下烘干后,磨至小于200目即可。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無機(jī)阻燃劑的制備方法,其特征在于,所說的氫氧化鎂是市售商品或是天然礦物水鎂石,其化學(xué)成份為Mg(OH)2;所說的氧化鎂是市售商品,或是天然礦物菱鎂礦在400~600℃煅燒產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無機(jī)阻燃劑的制備方法,其特征在于,所說的氫氧化鋁是市售商品,或是天然礦物三水鋁石,其化學(xué)成份為Al(OH)3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無機(jī)阻燃劑的制備方法,其特征在于,所說的可溶性硫化物是Na2S、K2S和(NH4)2S中的一種或數(shù)種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種阻無機(jī)燃劑的制備方法,其特征在于,所說的可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉或其水合物中的一種或數(shù)種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無機(jī)阻燃劑的制備方法,其特征在于,所說的可溶性鹽酸鹽為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨,或其水合物中的一種或數(shù)種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃劑及其制備方法。它是一種含銻水滑石。象水滑石一樣,它的基本結(jié)構(gòu)層之間充填了結(jié)晶水和揮發(fā)性陰離子,受熱時(shí)通過兩次熱分解反應(yīng)釋放出大量揮發(fā)份。兩次熱分解反應(yīng)分別覆蓋了低溫段和高溫段,拓寬了阻燃溫度范圍。結(jié)構(gòu)層中所含的銻在高溫下與有機(jī)合成物中所含鹵素,或水滑石層間位置的鹵素反應(yīng),形成揮發(fā)性鹵化銻,起到協(xié)同阻燃作用。因此,含銻水滑石具有雙重阻燃效果。本發(fā)明提出的制備含銻水滑石的工藝流程大量使用了天然礦物原料,其來源廣泛,價(jià)格低廉,工藝流程簡單,設(shè)備投資少。采用本發(fā)明制備的含銻水滑石作為阻燃劑,在性價(jià)比上將明顯優(yōu)于目前市場上的水滑石和氧化銻阻燃劑。
文檔編號C09K21/00GK1570023SQ20041001799
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者葉瑛, 鄔黛黛, 陳志飛, 季珊珊, 鄭麗波, 黃霞, 張維睿 申請人:浙江大學(xué)