CN102502728A

CN102502728A - 氢氧化镁阻燃剂的制备方法及氢氧化镁阻燃剂

Info

Publication number: CN102502728A
Application number: CN2011103072277A
Authority: CN
Inventors: 陈同
Original assignee: JIANGSU ATK FLAME RETARDANT MATERIALS CO Ltd
Current assignee: JIANGSU ATK FLAME RETARDANT MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: CN102502728B

Abstract

本发明提供一种氢氧化镁阻燃剂制备方法及由该制备方法所制得的氢氧化镁阻燃剂。所述氢氧化镁阻燃剂的制备方法包括步骤：首先，在反应器中加入氯化镁形成氯化镁溶液，并对应加热至设定温度T；然后，在反应器中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后形成的复合沉淀剂；接着，等复合沉淀剂加入完全后，在设定温度T下继续恒温反应，然后洗涤过滤反应器中的氯离子；再者，将氢氧化镁滤饼进行再浆处理；最后，将再浆处理后的氢氧化镁滤饼进行物理破碎处理，得到氢氧化镁阻燃剂。本发明的氢氧化镁阻燃剂的制备方法制得的氢氧化镁阻燃剂中的氢氧化镁纯度大于等于99.0％。

Description

氢氧化镁阻燃剂的制备方法及氢氧化镁阻燃剂

技术领域

本发明涉及化工产品领域，尤其涉及一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法及由该制备方法所得的氢氧化镁阻燃剂。

背景技术

1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。目前，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料一起，成为科学技术和经济建设中的重要材料。尤其是近几十年来，塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品得到蓬勃发展，它们正迅速代替传统的钢材、金属、水泥及木材、棉等天然聚合物，广泛应用于工业、农业、军事等国民经济的各个部门。但是由于高分子材料主要有碳、氢、氧等元素组成，大多数高分子聚合物属于可燃、易燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播速度快，不易熄灭，有时还产生浓烟和有毒气体，造成对环境的危害，对人们的生命安全存在巨大的威胁。因此，如何提高合成聚合物及天然高分子聚合物材料的阻燃性已成为一个亟需解决的问题。

阻燃剂是指能提高易燃物或可燃物的难燃性，阻止材料被引燃及抑制火焰蔓延的一种重要助剂，在解决高分子材料容易引起火灾，确保合成材料使用的安全性方面发挥着重要的作用。

其中，氢氧化镁阻燃剂是无卤阻燃剂中应用最广泛的品种之一。由于氢氧化镁在阻燃的同时，还兼具有抑烟、热稳定性、促进基材成碳作用以及除酸能力等特性，广泛应用于聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、醋酸乙烯酯(EVA)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)等塑料、弹性体和橡胶材料中。理想的氢氧化镁阻燃利添加到聚合物中要求有较高的纯度和合适的粒度分布。因为氢氧化镁作为阻燃利需要较高的填充量，如果所用氢氧化镁的颗粒较大，添加到基体中所制得的复合材料，在氢氧化镁与基体间容易形成裂纹，从而影响材料的整体性能。而氢氧化镁的纯度又是复合材料电器性能的决定因素之一，所以理想的氢氧化镁作为阻燃填料其产品纯度、各元素含量、粒径范围大小等均有较高的需求。

目前生产氢氧化镁的方法主要有两种：一是水镁石直接粉碎法；二是含镁原料反应转化法。由于天然水镁石纯度较低，作为阻燃剂添加到高分子材料中往往会导致复合材料电器性能的下降。而含镁原料转化法可以通过控制不同的反应条件，制备不同规格的氢氧化镁阻燃剂产品，因此成为目前生产氢氧化镁阻燃剂的主要方法。

利用含镁原料转换法的现有技术中使用的主要沉淀剂为氢氧化钠、氨水、石灰乳。由于单独氢氧化钠和氨水作为沉淀剂，所得产品成本价格较高，所以人们越来越倾向于原料易得的石灰乳为沉淀剂来制备氢氧化镁产品。

一种现有技术中，采用氯化镁、石灰乳为原料制备出了氢氧化镁纯度大于98.5％，氧化钙含量小于0.2％的氢氧化镁产品。该制备方法使用单一石灰乳为沉淀剂，由于氢氧化钙本身的性质，在实际生产中很难精确控制反应过程中的一些工艺参数，给生产操作带来一定的困难，从而影响产品的最终质量。

另一种现有技术中，使用饱和石灰溶液与精制卤水反应生产氢氧化镁产品，由于氢氧化钙的溶解度较低，在实际生产中存在产率较、低成本较高的缺点。

发明内容

针对现有技术氢氧化镁阻燃剂的制备方法所得产品纯度不够高、制备成本较高等问题，本发明提供一种所得产品纯度足够高的氢氧化镁阻燃剂制备方法以及一种纯度足够高、制备成本较低的氢氧化镁阻燃剂。

本发明提供一种氢氧化镁阻燃剂制备方法，其包括如下步骤：首先，在反应器中加入氯化镁形成氯化镁溶液，并对应加热至设定温度T；然后，在反应器中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后形成的复合沉淀剂；接着，等复合沉淀剂加入完全后，在设定温度T下继续恒温反应，然后洗涤过滤反应器中的氯离子；再者，将氢氧化镁滤饼进行再浆处理；最后，将再浆处理后的氢氧化镁滤饼进行物理破碎处理，得到氢氧化镁阻燃剂。

优选的，在往反应器中加入所述氯化镁的质量分数为8％～20％之间，以形成氯化镁溶液。

优选的，所述氯化镁溶液中的氯化镁的质量分数为15％。

优选的，所述设定温度T为60度。

优选的，所述复合沉淀剂中，其中所述氧化钙的质量分数为15％，所述氢氧化钠的质量分数为0.1％，所述氧化钙与氧化镁的质量比为200∶1。

优选的，所述反应器的容积与所述氯化镁溶液的体积比为4∶1。

优选的，在往反应器加入复合沉淀剂时，复合沉淀剂的加入量为混合溶液中的镁离子完全沉淀所需理论用量的98.5％～99.5％。

优选的，在往反应器加入复合沉淀剂的流量为20ml/min。

优选的，所述复合沉淀剂完全加入后，在设定温度60度下持续恒温反应45min。

优选的，所述再浆后的氢氧化镁料浆浓度为40％。

优选的，所述物理破碎处理为将再浆处理后的氢氧化镁滤饼在直径为1mm～1.2mm的氧化锆的循环球磨机中研磨60min后再干燥，得到粒径为1.5μm，比表面积为5m²/g至10m²/g的氢氧化镁阻燃剂。

一种氢氧化镁阻燃剂所述氢氧化镁阻燃剂，其通过如下方法制得，包括：在反应器中加入氯化镁的形成氯化镁溶液，并对应加热至设定温度T，在反应器中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后形成的复合沉淀剂，等复合沉淀剂加入完全后，在设定温度T下继续恒温反应，洗涤过滤反应器中的氯离子，将氢氧化镁滤饼进行再浆处理，将再浆处理后的氢氧化镁滤饼进行物理破碎处理。

优选的，所述氢氧化镁阻燃利的粒径范围在0.8μm～2.5μm范围之内。

本发明的氢氧化镁阻燃剂及其制备方法通过向含有镁离子的溶液中加入由氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后的复合沉淀剂，再通过控制合理的工艺条件得到纯度较高的氢氧化镁阻燃剂，经多次实验证实，所述氢氧化镁阻燃剂的纯度大于等于99.0％，而且所述制备工艺具有产率高、制备成本低的优点。

附图说明

图1是本发明氢氧化镁阻燃利的制备方法一较佳实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明还提供一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法，所述氢氧化镁阻燃剂的制备方法包括：

首先，在反应器中加入氯化镁的质量分数为8％～20％的氯化镁溶液，升温至设定温度T，其中T等于60℃；

然后，在反应器中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后形成的复合沉淀剂。其中所加复合沉淀剂的流量是20ml/min，所述复合沉淀剂的加入量为混合溶液中的镁离子完全沉淀所需理论用量的98.5％～99.5％；

接着，等所述复合沉淀剂加入完全后，在设定温度T，即60℃环境下继续恒温反应45min，然后洗涤过滤直至待滤液中无氯离子为止；

再者，将氢氧化镁滤饼进行再浆处理，形成氢氧化镁料浆；

最后，将再浆处理后的氢氧化镁滤饼进行物理破碎处理，得到氢氧化镁阻燃剂。

当然，在正式将各成分加入到反应器中之前，需要对原料进行适当的预处理。例如将石灰进行破碎，然后消化处理，再进行精制。还有，将水氯镁石在水中溶解，并除去其中的杂质。

其中，反应方程式为：

MgCl₂+CaO+MgO+NaOH+H₂O→Mg(OH)₂+CaCl₂+NaCl

其中，所述复合沉淀剂中，氧化钙的质量分数优选为15％，氢氧化钠的质量分数优选为0.1％，氧化钙与氧化镁的质量比优选为200∶1。

其中，所述反应器的容积与所述氯化镁溶液的体积比优选为4∶1。

其中，所述复合沉淀剂的加入量优选为混合溶液中的镁离子全沉淀所需理论用量的99％。

其中，所述氯化镁溶液中的氯化镁的质量分数优选为15％。

其中，所述再浆后的氢氧化镁料浆浓度为优选40％。

其中，所述物理破碎处理为将再浆处理后的氢氧化镁滤饼在直径为1mm～1.2mm的氧化锆的循环球磨机中研磨60min后再干燥，得到粒径为1.5μm，比表面积为7.451m²/g的氢氧化镁阻燃剂。当然，所述物理破碎处理也可以为气流粉碎处理。

实施例1

在2L的反应器内加入500mL质量分数为8％的氯化镁溶液升温至60℃，以20ml/min的流量加入复合沉淀剂，所述复合沉淀剂的氧化钙质量分数为15％，氢氧化钠的质量分数为0.1％，氧化钙与氧化镁的质量比为200∶1，复合沉淀剂加入量为镁离子完全沉淀所需理论用量的98.5％，所述复合沉淀剂加入完全以后再在60℃下继续恒温反应45min洗涤过滤，待滤液中无氯离子为止，把氢氧化镁滤饼进行再浆处理，获得氢氧化镁料浆，使得再浆后的氢氧化镁料浆浓度为40％，然后在直径为1mm的氧化锆的循环球磨机中研磨60min干燥即可。

实施例2

在2L的反应器内加入500mL质量分数为15％的氯化镁溶液升温至60℃，以20ml/min的流量加入复合沉淀剂，复合沉淀剂的氧化钙质量分数为15％，氢氧化钠的质量分数为0.1％，氧化钙与氧化镁的质量比为200∶1，所述复合沉淀剂加入量为镁离子完全沉淀所需理论用量的99％，所述复合沉淀剂加入完全以后再在60℃下继续恒温反应45min洗涤过滤，待滤液中无氯离子为止，把氢氧化镁滤饼进行再浆处理，获得氢氧化镁料浆，使得再浆后的氢氧化镁料浆浓度为40％，然后在直径为1mm的氧化锆的循环球磨机中研磨60min干燥即可。

实施例3

在2L的反应器内加入500mL质量分数为20％的氯化镁溶液升温至60℃，以20ml/min的流量加入复合沉淀剂，复合沉淀剂的氧化钙质量分数为15％，氢氧化钠的质量分数为0.1％，氧化钙与氧化镁的质量比为200∶1，所述复合沉淀剂加入量为镁离子完全沉淀所需理论用量的99.5％，所述复合沉淀剂加入完全以后再在60℃下继续恒温反应45min洗涤过滤，待滤液中无氯离子为止，把氢氧化镁滤饼进行再浆处理，获得氢氧化镁料浆，使得再浆后的氢氧化镁料浆浓度为40％，然后在直径为1.2mm的氧化锆的循环球磨机中研磨60min干燥即可。

本发明实施例提供一种氢氧化镁阻燃利，所述氢氧化镁阻燃剂可以由上述制备方法制得，所述氢氧化镁阻燃剂中包括氢氧化镁、氯和铁，按照质量百分比，氢氧化镁的含量大于等于99.0％，氯的含量小于等于0.05％。

其中，所述氢氧化镁阻燃利的粒径范围在0.8μm～2.5μm范围之内，所述氢氧化镁阻燃剂的比表面积在5m²/g～10m²/g范围之内。

本发明的氢氧化镁阻燃剂的制备方法通过向含有镁离子的溶液中加入由氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后的复合沉淀剂，再通过控制合理的工艺条件得到纯度较高的氢氧化镁阻燃剂，而且所述制备工艺具有产率高、制备成本低的优点。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括：

首先，在反应器中加入氯化镁形成氯化镁溶液，并对应加热至设定温度T；

然后，在反应器中加入氧化钙、氧化镁、氢氧化钠与水混合后形成的复合沉淀剂；

接着，等复合沉淀剂加入完全后，在设定温度T下继续恒温反应，然后洗涤过滤反应器中的氯离子；

再者，将氢氧化镁滤饼进行再浆处理，形成氢氧化镁料浆；

2.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃利的制备方法，其特征在于，在往反应器中加入所述氯化镁的质量分数为8％～20％之间，以形成氯化镁溶液。

3.根据权利要求2所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述氯化镁溶液中的氯化镁的质量分数为15％。

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，所述设定温度T为60度。

5.根据权利要求1所述的氢氧化镁阻燃利的制备方法，其特征在于，所述复合沉淀剂中，其中所述氧化钙的质量分数为15％，所述氢氧化钠的质量分数为0.1％，所述氧化钙与氧化镁的质量比为200∶1。

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，在往反应器加入复合沉淀剂时，复合沉淀剂的加入量为混合溶液中的镁离子完全沉淀所需理论用量的98.5％～99.5％。

7.根据权利要求6所述的氢氧化镁阻燃利的制备方法，其特征在于，在往反应器加入复合沉淀剂的流量为20ml/min。

8.根据权利要求7所述的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述复合沉淀剂完全加入后，在设定温度60度下持续恒温反应45min。

9.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，所述反应器的容积与所述氯化镁溶液的体积比为4∶1。

10.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，所述再浆后的氢氧化镁料浆浓度为40％。

11.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，所述物理破碎处理为将再浆处理后的氢氧化镁滤饼在直径为1mm～1.2mm的氧化锆的循环球磨机中研磨60min后再干燥，得到粒径为1.5μm，比表面积为5m²/g至10m²/g的氢氧化镁阻燃剂。

12.一种氢氧化镁阻燃剂，其特征在于：所述氢氧化镁阻燃剂是采用如权利要求1-11中任意一项所述的制备方法制得。

13.根据权利要求12所述的氢氧化镁阻燃利，其特征在于，所述氢氧化镁阻燃剂的粒径范围在0.8μm～2.5μm范围之内。