本发明属于无机材料技术领域，涉及一种152型碱式硫酸镁晶须的制备方法。
背景技术：
晶须是一种高强度，高模量，耐热性好的新型复合材料增强剂，与普通晶体材料相比几乎没有内部缺陷(晶界，位错和空穴)。近年来，无机晶须已经成为晶体学、地质学、矿物学等各个领域的研究热点。碱式硫酸镁(mos)晶须在上世纪70年代就已经被发现，应用研究则是90年代初才逐步开展起来，碱式硫酸镁晶须具有阻燃抑烟、增强材料力学性质等优越性能，常用作填充材料添加于塑料、橡胶、造纸、涂料等材料中，其组成可用通式xmgso4·ymg(oh)2·zh2o表示，简称为xyz型mos晶须，现已发现的有mos有138，165，435，115，152，153，157，158，150，212和213型，其中152型碱式硫酸镁晶须具有高强度、高刚性、高弹性模量、低密度的特点，同时兼具阻燃、耐热、耐磨等力学特性，是研究最为广泛的一种。目前152型mos常用水热法制备，已报道的方法有以下几种：以mgso4和mg(oh)2作为原料采用水热合成方法制备mos晶须，但该方法转化率偏低，这是因为mg(oh)2微溶于水，影响了反应速率；以mgso4和mgo作为原料，采用水热合成方法制备mos晶须，但该方法反应过程较复杂；也有研究者采用mgso4·7h2o和naoh作为原料制备152型碱式硫酸镁晶须，但在制备过程中要求加入晶种，使产物纯度较低。
本发明采用mgso4·7h2o和naoh,为原料制备152型碱式硫酸镁晶须，制备过程简单，且所得产物纯度高、分散性能优异，将其添加到以橡胶、塑料为基体的复合材料中，能够显著增强阻燃功效。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种152型碱式硫酸镁晶须的制备方法，采用简单工艺制备出长径比大、形貌规则均匀、分散性好的纤维状152型碱式硫酸镁晶须。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种152型碱式硫酸镁晶须的制备方法，具体步骤如下：
1)将mgso4·7h2o溶于水中配制得到浓度为1.6～2.5mol/l的mgso4溶液；
2)将氢氧化钠溶于水中配制得到浓度为2.0～6.0mol/l的naoh溶液；
3)将十二烷基硫酸钠(sds)溶于水中配制得到浓度为0.01～0.03mol/l的sds溶液；
4)将步骤3)所得sds溶液滴加到步骤1)所得mgso4溶液中，搅拌均匀得到混合溶液，然后将步骤2)所得naoh溶液滴加到混合溶液中，搅拌均匀得到料浆，将所得料浆移入水热反应釜中进行水热反应，反应结束后冷却，所得产物经过滤、洗涤、烘干即得到纤维状152型碱式硫酸镁晶须。
按上述方案，步骤4)所述料浆中硫酸镁与氢氧化钠的摩尔比为1：1.2～1.8，料浆中十二烷基硫酸钠的添加量为mgso4溶液中硫酸镁质量的0.02～0.3％。
按上述方案，步骤4)中sds溶液滴加速度为2～3ml/min。
按上述方案，步骤4)naoh溶液滴加到混合溶液中的滴加速度为2～3ml/min。
按上述方案，步骤4)所述水热反应釜中填充度为50～80％，水热反应温度为170～210℃，水热反应时间为10～30h。
本发明还包括根据上述方法制备得到的152型碱式硫酸镁晶须，所述152型碱式硫酸镁晶须纯度为97.6～98.1％，晶须长度为30～80μm、直径为0.1～1.0μm，长径比为30～800。
本发明的有益效果在于：1、本发明采用直接水热法制备152型碱式硫酸镁晶须，工艺过程简单，无需加入晶种，在料浆中加入表面活性剂sds，能够阻止晶须扇形团聚生长趋势，从而实现对晶须分散性的调控；2、本发明制备的纤维状152型碱式硫酸镁晶须纯度高，长度为30～80μm、直径为0.1～1.0μm，长径比为30～800，并且晶须的分散性良好。所制备的产品具有高强度、高刚性、高弹性模量，同时兼具阻燃特性，将其添加到以橡胶、塑料为基体的复合材料中，有着良好的增强阻燃功效，以25％的掺量加入pvc基体中所得pvc复合材料的极限氧指数达28.1～28.5(pvc基体的极限氧指数为22.3)，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了45.09～46.29％，弹性模量提高了50.26～51.67％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.01～12.75％。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的152型碱式硫酸镁晶须的sem照片；
图2为对比例1所制备的152型碱式硫酸镁晶须的sem照片。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用原材料的纯度均大于99％。
实施例1
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量19.68克mgso4·7h2o配制成50ml1.6mol/l的mgso4溶液，称量9.6克氢氧化钠粒碱配制成50ml4.8mol/l的naoh溶液，将十二烷基硫酸钠(sds)配制成0.02mol/l的sds溶液。在搅拌条件下先将4mlsds溶液以2ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将20ml上述制备的naoh溶液以2ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在190℃下反应10h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到纯度为97.6％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须。
如图1所示为本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须的sem照片，由图可见晶须长度为30～60μm、直径为0.2～0.6μm，长径比为50～300，晶须之间分散性良好。
将本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为28.1(pvc基体的极限氧指数为22.3)，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了45.09％，弹性模量提高了50.26％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.52％。
对比例1
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量19.68克mgso4·7h2o配制成50ml1.6mol/l的mgso4溶液，称量9.6克氢氧化钠粒碱配制成50ml4.8mol/l的naoh溶液，将十二烷基苯磺酸钠(sdbs)配制成0.02mol/l的sdbs溶液。在搅拌条件下先将8mlsdbs溶液以2ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将20ml上述制备的naoh溶液以2ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在190℃下反应10h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到纯度为90.9％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须，其sem照片见图2，可见晶须长度为10～60μm、直径为0.1～0.5μm，长径比为10～600，晶须之间团聚严重，分散性较差。
将本对比例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为26.2，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了38.58％，弹性模量提高了40.06％，断裂伸长率降低为pvc基体的10.22％。
实施例2
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量19.68克mgso4·7h2o配制成50ml1.6mol/l的mgso4溶液，称量9.6克氢氧化钠粒碱配制成50ml4.8mol/l的naoh溶液，将十二烷基硫酸钠(sds)配制成0.02mol/l的sds溶液。在搅拌条件下先将8mlsds溶液以2ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将20ml上述制备的naoh溶液以2ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在200℃下反应15h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到长度30～80μm、直径0.1～0.6μm，长径比50～800、纯度为97.9％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须。
将本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为28.2，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了45.22％，弹性模量提高了51.34％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.67％。
实施例3
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量24.6克mgso4·7h2o配制成50ml2.0mol/l的mgso4溶液，称量9.6克氢氧化钠粒碱配制成50ml6.0mol/l的naoh溶液，将十二烷基硫酸钠(sds)配制成0.02mol/l的sds溶液。在搅拌条件下先将10mlsds溶液以2ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将20ml上述制备的naoh溶液以3ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在200℃下反应25h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到长度40～80μm、直径0.2～0.8μm，长径比50～400、纯度为98.1％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须。
将本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为28.5，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了46.29％，弹性模量提高了51.39％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.75％。
实施例4
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量30.75克mgso4·7h2o配制成50ml2.5mol/l的mgso4溶液，称量10克氢氧化钠粒碱配制成50ml5.0mol/l的naoh溶液，将十二烷基硫酸钠(sds)配制成0.02mol/l的sds溶液。在搅拌条件下先将10mlsds溶液以3ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将30ml上述制备的naoh溶液以3ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在210℃下反应20h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到长度30～80μm、直径0.1～1.0μm，长径比30～800、纯度为98.0％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须。
将本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为28.4，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了46.07％，弹性模量提高了51.26％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.69％。
实施例5
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量30.75克mgso4·7h2o配制成50ml2.5mol/l的mgso4溶液，称量12克氢氧化钠粒碱配制成50ml6.0mol/l的naoh溶液，将十二烷基硫酸钠(sds)配制成0.02mol/l的sds溶液。在搅拌条件下先将3mlsds溶液以2ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将30ml上述制备的naoh溶液以2ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在180℃下反应30h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到长度30～60μm、直径0.3～1.0μm，长径比30～200、纯度为98.1％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须。
将本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为28.4，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了46.11％，弹性模量提高了51.67％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.59％。
实施例6
制备152型碱式硫酸镁晶须，具体步骤如下：
称量30.75克mgso4·7h2o配制成50ml2.5mol/l的mgso4溶液，称量12克氢氧化钠粒碱配制成50ml6.0mol/l的naoh溶液，将十二烷基硫酸钠(sds)配制成0.02mol/l的sds溶液。在搅拌条件下先将2mlsds溶液以2ml/min的速度滴加到40mlmgso4溶液中，搅拌10min，然后将30ml上述制备的naoh溶液以2ml/min的速度滴加到mgso4溶液中，搅拌30min，得到白色悬浊的料浆。将所得料浆移入100ml反应釜中，然后将反应釜置于马弗炉中，在170℃下反应30h，反应结束后自然冷却至室温。将水热反应后得到的白色悬浊液过滤，用去离子水多次洗涤，然后在105℃烘箱中干燥10h后即得到长度20～50μm、直径0.2～0.8μm，长径比25～250、纯度为97.3％的152型纤维状碱式硫酸镁晶须。
将本实施例制备的152型纤维状碱式硫酸镁晶须加入pvc基体中(掺量25％)，所得pvc复合材料的极限氧指数为28.2，pvc复合材料断裂强度较pvc基体提高了45.98％，弹性模量提高了51.08％，断裂伸长率降低为pvc基体的12.01％。