專利名稱：一種疏水性超細(xì)納米級(jí)阻燃劑氫氧化鎂的制取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種疏水性超細(xì)納米級(jí)阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，屬無(wú)機(jī)堿類化合物阻燃物質(zhì)制取方法的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
阻燃與防火在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用價(jià)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(hù)、隔熱降溫，達(dá)到阻止材料燃燒、變形的目的。
材料的阻燃常用阻燃劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，阻燃劑有氯系、溴系、磷及鹵化磷系、無(wú)機(jī)系等，在歐洲工業(yè)化國(guó)家常用無(wú)機(jī)系阻燃劑，而美、日等國(guó)常用溴系阻燃劑，我國(guó)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(guó)阻燃劑工業(yè)的發(fā)展。
無(wú)機(jī)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(diǎn)，目前已越來(lái)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(xué)性能和耐熱性能降低，因此對(duì)無(wú)機(jī)阻燃劑的改性、增強(qiáng)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(wú)機(jī)阻燃劑，與同類無(wú)機(jī)系阻燃劑相比，具有更好的抑煙效果，火災(zāi)中80％是由煙窒息而引起死亡，因此在當(dāng)代阻燃劑技術(shù)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(wú)有害物質(zhì)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(yīng)轉(zhuǎn)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(xué)物質(zhì)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(fù)雜、不易實(shí)現(xiàn)，有的原料粗糙、產(chǎn)物產(chǎn)率低，有的制備過(guò)程污染嚴(yán)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(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的就是針對(duì)背景技術(shù)的不足，采用一種新的反向化學(xué)沉淀法，通過(guò)溶解滴加七水合硫酸鎂、硅烷偶聯(lián)劑改性、洗滌、過(guò)濾、干燥等工序，制取高純度納米級(jí)氫氧化鎂白色針狀晶體粉末產(chǎn)物，以便在制備過(guò)程中達(dá)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(shù)方案本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)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(wú)水乙醇，其組合配比是以克、毫升為計(jì)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(wú)水乙醇CH3CH2OH 50ml±1ml制取方法如下(1)精選化學(xué)物質(zhì)對(duì)制備所需的化學(xué)物質(zhì)原料要進(jìn)行精選，并進(jìn)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(wú)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(wú)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(bǔ)充加入去離子水4ml，使容量瓶?jī)?nèi)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(guò)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(jìn)行過(guò)濾，濾除固體雜質(zhì)，過(guò)濾時(shí)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(bǔ)充加入去離子水90ml，使容量瓶?jī)?nèi)溶液量為200ml±0.15ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，酸堿度pH值＝13，呈強(qiáng)堿性，成氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液；(5)反向化學(xué)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(jìn)行均勻攪拌，同時(shí)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(shí)間為100min+10min，滴加溫度為常溫20℃±3℃；在滴加過(guò)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(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下化學(xué)反應(yīng)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(guò)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(jìn)行過(guò)濾，濾紙上的白色固體即為氫氧化鎂初級(jí)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(guò)后，可繼續(xù)加入去離子水50ml±3ml，視硫酸根SO42-檢測(cè)情況重復(fù)進(jìn)行沖洗洗滌20次；(9)用二水合氯化鋇溶液檢測(cè)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(nèi)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(bǔ)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(wú)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(shuō)明濾液中含有硫酸根SO42-，反復(fù)洗滌，反復(fù)檢測(cè)，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(shí)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(guò)20次洗滌、檢測(cè)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(jìn)行干燥處理，干燥溫度120℃±2℃，干燥時(shí)間180min±5min，干燥后即為白色粉末產(chǎn)物；(11)研磨、過(guò)篩將干燥后的白色粉末用瑪瑙研缽、瑪瑙研磨棒進(jìn)行研磨；然后用400目的篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)篩；研磨、過(guò)篩反復(fù)進(jìn)行，得到超細(xì)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(xì)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(jìn)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(jìn)行改性反應(yīng)，反應(yīng)式如下 式中HO-羥基Si-硅
OCH3-甲氧基 超細(xì)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(guò)濾將改性后的超細(xì)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(jìn)行過(guò)濾；(14)用無(wú)水乙醇洗滌、過(guò)濾二次向漏斗中的白色粉末加入無(wú)水乙醇50ml±5ml，待無(wú)水乙醇全部濾過(guò)后，繼續(xù)加入無(wú)水乙醇50ml±5ml，對(duì)漏斗中的白色粉末二次進(jìn)行洗滌，濾紙上留下的白色粉末即為改性后的疏水性、超細(xì)氫氧化鎂白色粉末；(15)二次真空干燥將改性、洗滌、過(guò)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(jìn)行干燥處理，干燥溫度60℃±2℃，干燥時(shí)間30min±2min，干燥后即得到最終產(chǎn)物-疏水性、超細(xì)、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末；(16)檢測(cè)、分析、表征對(duì)制備的疏水性、超細(xì)、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末要進(jìn)行形貌、精度、純度、成分、疏水性等檢測(cè)分析；用中國(guó)丹東Y-2000型X射線衍射儀(XRD)分析樣品晶型結(jié)構(gòu)；用日本電子公司JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)進(jìn)行形貌分析，針狀晶體直徑為7～12nm，長(zhǎng)度為50～100nm，納米級(jí)；(17)儲(chǔ)存對(duì)制備、檢測(cè)合格的疏水性超細(xì)納米級(jí)晶體針狀氫氧化鎂白色粉末收集于無(wú)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(chǔ)存溫度為20℃±3℃，相對(duì)濕度≤40％。
所述的制備疏水性、超細(xì)、納米級(jí)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(diào)節(jié)劑、沉淀劑，以聚乙二醇為分散劑，以去離子水、無(wú)水乙醇為清洗劑，以二水合氯化鋇為檢測(cè)劑，以硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)為改性劑。
所述的反向化學(xué)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(shí)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(xì)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(jìn)行改性反應(yīng)，改性后的氫氧化鎂由親水性改為疏水性，攪拌、反應(yīng)、改性時(shí)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(cè)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(shuō)明濾液中含有硫酸根SO42-，反復(fù)洗滌，反復(fù)檢測(cè)，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(shí)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(shù)相比具有明顯的先進(jìn)性，采用了新的制備工藝流程，先對(duì)所用的化學(xué)物質(zhì)原料進(jìn)行精選，并進(jìn)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(xué)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(nèi)，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)二水合氯化鋇溶液檢測(cè)、洗滌、過(guò)濾、烘干、研磨、過(guò)篩制得超細(xì)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(xì)、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(diào)節(jié)劑、沉淀劑，以聚乙二醇為分散劑，以去離子水、無(wú)水乙醇為清洗劑，以二水合氯化鋇為硫酸根離子檢測(cè)劑，以硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)為改性劑，該制取方法使用設(shè)備少，工藝流程短，不污染環(huán)境，產(chǎn)收率高，可達(dá)96％，產(chǎn)物純度好，可達(dá)95.5％，產(chǎn)物精度高，針狀晶體直徑為7～12nm，長(zhǎng)度為50～100nm，是十分理想的制取高純度、疏水性、超細(xì)、納米級(jí)氫氧化鎂的方法，此阻燃劑可與多種有機(jī)物匹配進(jìn)行阻燃材料生產(chǎn)。


圖1為制備工藝流程2為反向化學(xué)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(qiáng)度與衍射角坐標(biāo)關(guān)系5為產(chǎn)物放大5萬(wàn)倍高分辨(HRTEM)形貌中所示，件號(hào)清單如下1.磁力攪拌器，2.電源開關(guān)，3.錐形瓶，4.滴液管，5.滴液開關(guān)，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(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明圖1所示，是制取疏水性超細(xì)氫氧化鎂工藝流程圖，要嚴(yán)格按照工藝流程和工藝參數(shù)進(jìn)行，按序操作。
對(duì)制備所需的化學(xué)物質(zhì)原料要嚴(yán)格精選，并進(jìn)行精度、純度控制，不得有雜質(zhì)介入，防止發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生副產(chǎn)物，以免影響氫氧化鎂的阻燃性能。
對(duì)制取和化學(xué)反應(yīng)中使用的化學(xué)物質(zhì)原料要嚴(yán)格稱量，確?；瘜W(xué)反應(yīng)按摩爾比精確進(jìn)行，以優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)，避免不必要的浪費(fèi)。
在制備疏水性、超細(xì)、納米級(jí)氫氧化鎂中使用的化學(xué)物質(zhì)原料是在預(yù)先設(shè)置的數(shù)值范圍內(nèi)確定的，以克、毫升為計(jì)量單位，當(dāng)進(jìn)行工業(yè)化制取時(shí)，以千克、升為計(jì)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(chǔ)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(zhì)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(xué)沉淀法制備氫氧化鎂的，并在反應(yīng)過(guò)程中引入高分子分散劑聚乙二醇來(lái)控制產(chǎn)物形貌，是超常規(guī)試驗(yàn)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(nèi)滴加，這就能很好地控制反應(yīng)體系的酸堿度pH值＝13，在強(qiáng)堿下進(jìn)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(nèi)滴加沉淀劑、pH值調(diào)節(jié)劑氫氧化鈉，正向沉淀會(huì)造成沉淀劑的局部濃度過(guò)高，使沉淀物極易夾帶其它雜質(zhì)并且出現(xiàn)粒度不均勻等問(wèn)題，而且沉淀微粒的電位經(jīng)歷了由正到負(fù)，絕對(duì)值由大變小、又變大的過(guò)程，顆粒會(huì)發(fā)生二次凝聚，會(huì)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(huì)影響產(chǎn)物晶體的生長(zhǎng)方向，可使產(chǎn)物極性較弱的面顯露較多，極性較強(qiáng)的面顯露較少，使生成的氫氧化鎂表面極性降低，結(jié)構(gòu)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(huì)影響產(chǎn)物晶體的生長(zhǎng)取向，故應(yīng)嚴(yán)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(xué)性質(zhì)和與其它有機(jī)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(yīng)狀態(tài)圖，是用磁力攪拌器和錐形瓶來(lái)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(shè)有滴液控制開關(guān)5，滴液漏斗6內(nèi)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，錐形塞10起密封作用，滴液控制開關(guān)5控制滴液滴入速度，磁力攪拌器上設(shè)有電源開關(guān)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(shè)有錐形瓶3，錐形瓶3的上部設(shè)有錐形塞10，錐形塞10上設(shè)有加液漏斗11，并由滴液管4直通錐形瓶3內(nèi)，氫氧化鎂+去離子水+硅烷偶聯(lián)劑由加液漏斗11內(nèi)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(jìn)行改性反應(yīng)。
圖4所示，是產(chǎn)物XRD衍射強(qiáng)度與衍射角坐標(biāo)關(guān)系圖，縱坐標(biāo)是衍射強(qiáng)度指數(shù)，橫坐標(biāo)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(qiáng)度之比I(001)/I(110)＝1.43。
圖5所示，是產(chǎn)物放大5萬(wàn)倍高分辨(HRTEM)形貌圖，由圖可知產(chǎn)物為松散的針狀結(jié)晶粉體，呈不規(guī)則排列，標(biāo)尺單位為50nm，針狀顆粒的直徑為7～12nm，長(zhǎng)度為50～100nm。
實(shí)施例1.
各制取設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器處于準(zhǔn)工作狀態(tài)；精選化學(xué)物質(zhì)原料，并進(jìn)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(bǔ)充加入去離子水4ml，使容量瓶?jī)?nèi)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(guò)濾用一層慢速定性濾紙?jiān)诓Ａ┒飞线^(guò)濾，濾除固體雜質(zhì)；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(bǔ)充加入去離子水90ml，使容量瓶?jī)?nèi)溶液量為200ml±0.15ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，酸堿度pH值＝13，呈強(qiáng)堿性，成氫氧化鈉聚乙二醇水溶液；反向化學(xué)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(jìn)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(shí)間為100min+10min；滴加溫度為20℃±3℃；滴加、攪拌過(guò)程中，將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；
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(guò)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(jìn)行過(guò)濾，濾紙上留存的白色固體，即為氫氧化鎂初級(jí)產(chǎn)物；沖洗洗滌將去離子水50ml±3ml加入過(guò)濾漏斗中，沖洗白色固體，視硫酸根SO42-含量的檢測(cè)情況重復(fù)進(jìn)行沖洗洗滌20次；用二水合氯化鋇溶液檢測(cè)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(nèi)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(bǔ)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(wú)色透明的滴液瓶中；接取過(guò)濾、洗滌液三滴于表面皿上，滴入二水合氯化鋇水溶液，進(jìn)行沉淀反應(yīng)；表面皿上出現(xiàn)白色沉淀物說(shuō)明有硫酸SO42-存在，當(dāng)表面皿上不出現(xiàn)白色沉淀物時(shí)，即可停止沖洗洗滌、過(guò)濾；真空干燥將沖洗洗滌、過(guò)濾、檢測(cè)、過(guò)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(shí)間180min±5min，干燥后為白色粉末產(chǎn)物；研磨、過(guò)篩白色粉末用瑪瑙研缽、研棒研磨，用400目篩網(wǎng)過(guò)篩，研磨、過(guò)篩反復(fù)進(jìn)行，得到超細(xì)氫氧化鎂白色粉末產(chǎn)物；硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)改性將超細(xì)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(jìn)行改性反應(yīng)；改性后由親水性變?yōu)槭杷?；過(guò)濾改性后的氫氧化鎂硅烷偶聯(lián)劑水溶液，置于過(guò)濾漏斗上，用一層慢速定性濾紙過(guò)濾；
無(wú)水乙醇洗滌、過(guò)濾二次向過(guò)濾漏斗中加入無(wú)水乙醇50ml±5ml，進(jìn)行沖洗洗滌、過(guò)濾二次，過(guò)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(guò)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(shí)間30min±2min，干燥后即得到最終產(chǎn)物疏水性、超細(xì)、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末；通過(guò)以上工藝程序，從而完成了制取的全過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種疏水性超細(xì)納米級(jí)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(xué)物質(zhì)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(wú)水乙醇，其組合配比是以克、毫升為計(jì)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(wú)水乙醇CH3CH2OH50ml±1ml制取方法如下(1)精選化學(xué)物質(zhì)對(duì)制備所需的化學(xué)物質(zhì)原料要進(jìn)行精選，并進(jìn)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(wú)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(wú)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(bǔ)充加入去離子水4ml，使容量瓶?jī)?nèi)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(guò)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(jìn)行過(guò)濾，濾除固體雜質(zhì)，過(guò)濾時(shí)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(bǔ)充加入去離子水90ml，使容量瓶?jī)?nèi)溶液量為200ml±0.15ml，使摩爾濃度為0.5mol/L，酸堿度pH值＝13，呈強(qiáng)堿性，成氫氧化鈉、聚乙二醇水溶液；(5)反向化學(xué)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(jìn)行均勻攪拌，同時(shí)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(shí)間為100min+10min，滴加溫度為常溫20℃±3℃；在滴加過(guò)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(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下化學(xué)反應(yīng)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(guò)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(jìn)行過(guò)濾，濾紙上的白色固體即為氫氧化鎂初級(jí)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(guò)后，可繼續(xù)加入去離子水50ml±3ml，視硫酸根SO42-檢測(cè)情況重復(fù)進(jìn)行沖洗洗滌20次；(9)用二水合氯化鋇溶液檢測(cè)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(nèi)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(bǔ)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(wú)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(shuō)明濾液中含有硫酸根SO42-，反復(fù)洗滌，反復(fù)檢測(cè)，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(shí)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(guò)20次洗滌、檢測(cè)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(jìn)行干燥處理，干燥溫度120℃±2℃，干燥時(shí)間180min±5min，干燥后即為白色粉末產(chǎn)物；(11)研磨、過(guò)篩將干燥后的白色粉末用瑪瑙研缽、瑪瑙研磨棒進(jìn)行研磨；然后用400目的篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)篩；研磨、過(guò)篩反復(fù)進(jìn)行，得到超細(xì)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(xì)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(jìn)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(jìn)行改性反應(yīng)，反應(yīng)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(xì)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(guò)濾將改性后的超細(xì)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(jìn)行過(guò)濾；(14)用無(wú)水乙醇洗滌、過(guò)濾二次向漏斗中的白色粉末加入無(wú)水乙醇50ml±5ml，待無(wú)水乙醇全部濾過(guò)后，繼續(xù)加入無(wú)水乙醇50ml±5ml，對(duì)漏斗中的白色粉末二次進(jìn)行洗滌，濾紙上留下的白色粉末即為改性后的疏水性、超細(xì)氫氧化鎂白色粉末；(15)二次真空干燥將改性、洗滌、過(guò)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(jìn)行干燥處理，干燥溫度60℃±2℃，干燥時(shí)間30min±2min，干燥后即得到最終產(chǎn)物—疏水性、超細(xì)、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末；(16)檢測(cè)、分析、表征對(duì)制備的疏水性、超細(xì)、松散、晶體、針狀、白色氫氧化鎂粉末要進(jìn)行形貌、精度、純度、成分、疏水性等檢測(cè)分析；用中國(guó)丹東Y-2000型X射線衍射儀(XRD)分析樣品晶型結(jié)構(gòu)；用日本電子公司JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)進(jìn)行形貌分析，針狀晶體直徑為7～12nm，長(zhǎng)度為50～100nm，納米級(jí)；(17)儲(chǔ)存對(duì)制備、檢測(cè)合格的疏水性超細(xì)納米級(jí)晶體針狀氫氧化鎂白色粉末收集于無(wú)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(chǔ)存溫度為20℃±3℃，相對(duì)濕度≤40％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水性超細(xì)納米級(jí)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(xì)、納米級(jí)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(diào)節(jié)劑、沉淀劑，以聚乙二醇為分散劑，以去離子水、無(wú)水乙醇為清洗劑，以二水合氯化鋇為檢測(cè)劑，以硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)為改性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水性超細(xì)納米級(jí)阻燃劑氫氧化鎂的制取方法，其特征在于所述的反向化學(xué)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(shí)間為100min+10min，滴加溫度為20℃±3℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水性超細(xì)納米級(jí)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(xì)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(jìn)行改性反應(yīng)，改性后的氫氧化鎂由親水性改為疏水性，攪拌、反應(yīng)、改性時(shí)間為30min±2min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏水性超細(xì)納米級(jí)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(cè)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(shuō)明濾液中含有硫酸根SO42-，反復(fù)洗滌，反復(fù)檢測(cè)，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(shí)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(xì)納米級(jí)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(xué)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(nèi)，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干、研磨、過(guò)篩制成超細(xì)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(xì)、松散、晶體、針狀、納米級(jí)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(cè)劑、該方法使用設(shè)備少，工藝流程短，環(huán)境污染小，產(chǎn)物收率高，可達(dá)96％，純度好，可達(dá)95.5％，精度高，針狀顆粒直徑為7～12nm，長(zhǎng)度為50～100nm，疏水性好，可與多種有機(jī)化合物匹配。
文檔編號(hào)C09K21/00GK1869154SQ20061001276
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:太原理工大學(xué)