碱式硫酸镁晶须的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机材料制备技术领域，具体地讲，设及一种采用微波水热法制备碱 式硫酸儀晶须的方法。
【背景技术】
[0002] 碱式硫酸儀晶须又称硫氧儀晶须，是一种典型的无机儀盐晶须，其外观为白色粉 体，在显微镜下观察为单根或扇形晶体；其组成结构通式可表示为xM拆〇4 'z&o， 或直接简写为xyz型MOS晶须，常见的类型有152型、153型、158型、157型、213型、138型、165型、235型、435型、115型、311型等，其中152型和153型是研究较多的两种。碱式硫酸 儀晶须不仅具有低密度、高强度、高弹性模量等特点，同时具有良好的阻燃性能，被广泛用 于塑料、橡胶、树脂等基体的增强阻燃材料。在M0S晶须的制备过程中，152型与153型之间 的转变往往受固液分离的时间等因素的影响，因此二者之间一般不作特别区分。
[0003] 目前为止，碱式硫酸儀晶须的制备方法概括起来主要有W下=种；（1)氨氧化儀 或氧化儀与硫酸盐进行水热反应；（2)氨氧化儀或氧化儀与硫酸进行水热反应；（3)水溶性 儀盐和无机碱进行水热反应。目前方法（3)是一种主流制备方法，对其研究也相对较多。
[0004] YiDing等发表的《Preparationandcharacterizationofmagnesiumhydroxide sulfatehy化atewhiskers》（畑emistiTofMaterials,2000,12(10):2845-2852) 公开了W氨水做为沉淀剂与硫酸儀反应制备碱式硫酸儀晶须，具体方法是：将 O.Olmol硫酸儀直接加入40mL氨水溶液中，在150°C水热条件下反应16h，得到组成 为MgS〇4? 4. 34Mg(0H)2?x&O的碱式硫酸儀晶须，其直径为0. 3ym~2ym，长度为 40ym~100ym，反应过程中不揽拌。向兰等发表的《水热法制备碱式硫酸儀晶须》（海 湖盐与化工，2003, 32 (4): 1-4)公开了硫酸儀和氨氧化钢体系制备碱式硫酸儀晶须的 方法，结果表明，在水热条件下，当硫酸儀的浓度为0. 8mol/L~1.Omol/L时，控制温度 为180°C~220°C，反应时间为化，可得到直径为0. 5ym~1ym、长度为20ym~30ym 的153型MOS晶须；此外，向兰等发表的《Hy化othermalformationofma即esium oxysulfatewhiskersinthepresenceofethylenediaminetetraaceticacid》 (JournalofMaterialsScience, 2006, 41巧）：1345-1348)和《Synthesisofmagnesium oxysulfatewhiskersinthepresenceofsodiumdodecylbenzenesulfonate》 (ResearchandTechnology, 2008, 43 巧）：479-482)还研究了邸TA和SDBS对上述反应 体系的影响，结果表明，邸TA和SDBS均可W有效减少扇形晶须的出现，但同时也降低了 晶须的产率。YanXiaoxing等发表的《SO*]-ionsdirecttheone-dimensionalgrowth o巧Mg(OH)2?M拆〇4? 2&0》（ActaMaterialia, 2007, 55(17) : 5747-5757)公开了W硫酸儀 和氯化儀两种试剂做为儀源，采用氨水为沉淀剂，在130°C~150°C下水热反应lOh~3她， 得到形貌略有差异的多种152型M0S晶须。另外，中国专利化01131753. 1公开了W氨氧 化钢做为沉淀剂与硫酸儀、硫酸钢原料液反应，水热制备153型M0S晶须的方法，其反应温 度为130°C~200°C，压力为化g/cm2~20kg/cm2,反应时间为化~lOh。
[0005] 上述报道中虽然均基本制备得到了目标产物，但仍存在w下几点问题；（1)反应 时间较长；(2)原料浆料浓度不可过高，因为当配制较大浓度的反应浆料时，浆料粘度较 大，难W通过普通揽拌达到均匀，导致传质、传热不均匀，进而导致所制备的晶须形貌差异 较大；(3)反应体系中需添加某些添加剂、形貌剂等，而影响了产品收率、后期母液分离及 回收等。
【发明内容】
[0006] 为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种碱式硫酸儀晶须的制备方 法，该制备方法采用微波水热法进行合成，具有合成速度快、无温度梯度、无滞后效应等优 点，克服了一般水热反应容器造成的加热不均匀等缺点，同时大大地缩短了反应时间，降低 能耗。
[0007] 为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
[000引一种碱式硫酸儀晶须的制备方法，包括步骤；A、将硫酸儀置于水中，形成浓度为 0. 32mol?。~3. 2mol?L4的硫酸儀水溶液，在揽拌下向所述硫酸儀水溶液中加入碱溶 液，形成浆料；在所述浆料中，所述硫酸儀与碱溶液中的氨氧根的摩尔比为1:0. 5~1. 6 ;B、 向所述浆料中加入晶种；C、将具有所述晶种的浆料移至微波反应蓋中，在温度为140°C~ 180°C下进行微波反应30min~90min，得到悬浊液；D、将所述悬浊液经固液分离，得到滤饼 和滤液，所述滤饼经洗漆、干燥得到碱式硫酸儀晶须。
[0009] 进一步地，所述碱溶液中的氨氧根的浓度为0. 32mol.L-1~4. 8mol.L-1。
[0010] 进一步地，所述碱溶液选自氨氧化钢水溶液或氨水溶液中的任意一种。
[0011] 进一步地，所述晶种的添加量为所述碱式硫酸儀晶须理论产量的0. 5%~3% ;其 中，所述百分比为质量百分比。
[0012] 进一步地，所述晶种由碱式硫酸儀晶须研磨得到。
[001引进一步地，所述硫酸儀水溶液的浓度为1. 6mol?L-1~3. 2mol?L-1。
[0014] 进一步地，在所述步骤C中，所述微波反应蓋的设置温度为160°C~180°C。
[0015] 本发明通过微波水热法来制备碱式硫酸儀晶须，不仅具有反应速度快、反应均匀 的优点，同时，根据本发明的制备方法仅W硫酸儀水溶液与氨氧化钢水溶液为原料直接反 应配成浆料，无需增溶剂、分散剂、絮凝剂或形貌控制剂等外加剂，母液（即经固液分离得 到的滤液）易于处理；还无需控制配液速度，也无需进行陈化（一般陈化时间都较长），所 生成的无定型氨氧化儀絮凝沉淀在后续的水热溶解时速度快，可促进微波反应的进行，进 一步缩短反应时间；另外，根据本发明的制备方法能够进行浓度较大的浆料的反应，而且当 浆料浓度较大时，其可在一定时间内保持均匀的悬浮状态，再通过微波水热法迅速加热，浆 料内部传热均匀，在无需揽拌的情况下，浆料反应即可得到大量形貌均匀的碱式硫酸儀晶 须；W较大浓度的浆料来反应制备碱式硫酸儀晶须，可提高单次反应产量，从而进一步降低 反应成本。
【附图说明】
[0016] 通过结合附图进行的W下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点 将变得更加清楚，附图中：
[0017]图1是根据本发明的实施例的碱式硫酸儀晶须的制备方法的步骤流程图；
[001引图2是根据本发明的实施例1的碱式硫酸儀晶须的XRD图片；
[0019] 图3是根据本发明的实施例1的碱式硫酸儀晶须的SEM图片；
[0020] 图4是根据本发明的实施例2的碱式硫酸儀晶须的XRD图片；
[002U图5是根据本发明的实施例2的碱式硫酸儀晶须的SEM图片；
[0022]图6是根据本发明的实施例3的碱式硫酸儀晶须的XRD图片；
[002引图7是根据本发明的实施例3的碱式硫酸儀晶须的SEM图片；
[0024] 图8是根据本发明的实施例5的碱式硫酸儀晶须的XRD图片；
[0025] 图9是根据本发明的实施例5的碱式硫酸儀晶须的SEM图片；
[0026] 图10是根据本发明的实施例7的碱式硫酸儀晶须的XRD图片；
[0027] 图11是根据本发明的实施例7的碱式硫酸儀晶须的SEM图片；
[0028] 图12是根据本发明的对比实验1的碱式硫酸儀晶须产品的SEM图片；
[0029] 图13是根据本发明的对比实验2的氨氧化儀产品的XRD图片；
[0030] 图14是根据本发明的对比实验2的氨氧化儀产品的沈M图片。
【具体实施方式】
[0031]W下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可许多不同的形式来实 施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于该里阐述的具体实施例。相反，提供该些实施 例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明 的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0032] 图1是根据本发明的实施例的碱式硫酸儀晶须的制备方法的步骤流程图。
[0033] 参照图1，根据本发明的实施例的碱式硫