一种以盐湖产轻烧活性氧化镁制备改性氢氧化镁阻燃剂的方法与流程

本发明涉及氢氧化镁阻燃剂制备技术领域，特别涉及一种以轻烧氧化镁制备阻燃剂用氢氧化镁的方法。

背景技术：

青海的盐湖资源十分丰富，是青海省第一大资源，2020年青海的钾肥生产已经达到近800万吨/年的规模。然而，随着盐湖钾资源开发和综合利用的稳步推进，大量的富镁尾盐(水氯镁石)随之产生。相关数据表明，每生产1吨氯化钾，就会附带生产8～10吨氯化镁。因此，如何更有效地对镁资源的开发，已成为绿色经济发展盐湖产业的重要一环。

氢氧化镁作为一种重要的化工产品，因其无毒、抑烟、环境友好等优点，在阻燃技术领域已经得到了越来越广泛的重视。但氢氧化镁本身的阻燃效率低，要达到阻燃效果，通常的添加量需要占复合物总质量的50％以上，这样会严重影响聚合物的力学性能和机械性能。同时因氢氧化镁的极性强，与有机聚合物的相容性差，需要降低极性、表面改性提高与聚合物的相容性和加工流变性。目前，为了提高氢氧化镁与高分子材料的相容性，通常采用制备特定形貌的氢氧化镁(如六角片状、针状、棒状等)和对氢氧化镁进行改性。相较制备特定形貌的氢氧化镁，对氢氧化镁进行改性更容易实现工业化大规模生产。

然而，在以往报道的采用轻烧氧化镁制备六角片状氢氧化镁的工艺中，有的首先要采用硫酸与氧化镁反应，生成硫酸镁，再用氨水或氢氧化钠等进行沉淀来制备氢氧化镁，主要涉及的反应有：

(1)mgo+h2so4＝mgso4+h2o

(2)mgso4+2nh3·h2o(naoh)＝mg(oh)2↓+(nh4)2so4(na2so4)

此类方案的工艺过程复杂，工序和原料种类繁多、成本高、耗时长，并且会产生硫酸铵或硫酸钠等废液，易造成环境污染，并可能危害生产工人的身体健康，如果计上无害化处理的费用，则综合成本还要高很多。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种工艺流程列简单、生产效率更高、对环境更友好，充分利用了盐湖产轻烧氧化镁纯度高、活性高等优点，用水直接将氧化镁水化来生产氢氧化镁，无其他有害产物产生，即使改性也很少有副产物产生，能够实现清洁生产的以盐湖产轻烧活性氧化镁制备改性氢氧化镁阻燃剂的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种以盐湖产轻烧活性氧化镁制备改性氢氧化镁阻燃剂的方法，其特征在于：按以下步骤进行，

a、称取盐湖产轻烧活性氧化镁作为原料，在反应釜中加入去离子水，将称取好的盐湖产轻烧活性氧化镁加入其中，搅拌，再加入表面改性剂；

b、在一定反应温度和搅拌速率下，反应2～10h；

c、反应结束后，经抽滤、洗涤、烘干，得到六角片状改性氢氧化镁阻燃剂。

在步骤a中，作为原料的盐湖产轻烧活性氧化镁，其氧化镁粒径d97小于60μm，堆密度小于0.50g/cm³，活性氧化镁用柠檬酸显色法检测，1％固含量溶液显色时间不超过60s，说明该氧化镁原料具有很高的活性。

在步骤a中，所采用的去离子水在25℃时电导率小于0.05ms/m。

在步骤a中，通过搅拌将氧化镁与去离子水充分混合，并且氧化镁固含量在10～30％。

在步骤a中，所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、油酸、油酸钠和硅烷中一种或者任意至少两种的复配；按摩尔量比计，表面改性剂的用量为氧化镁的1～3％。

在步骤b中，反应温度为95～160℃，搅拌速率为300～500r/min。

在步骤c中，洗涤采用去离子水洗涤，烘干温度为60℃左右。

为了降低氢氧化镁的极性，提高氢氧化镁与高分子材料的相容性，使氢氧化镁可以均匀分布在高分子材料中，降低氢氧化镁的加入量，减少氢氧化镁对高分子材料力学性能的影响，达到阻燃的效果。本发明制备得到的产品在形貌上为六角片状，其表面覆盖一层有机改性剂，可以满足阻燃和与高分子材料相容的要求。

本发明利用盐湖产轻烧氧化镁纯度高、活性高的特点，用去离子水直接将氧化镁水化即得到氢氧化镁，原料种类少，无其他产物产生，尤其是不会产生有害产物，即使改性也很少有副产物产生，涉及的反应仅有mgo+h2o＝mg(oh)2↓，极大地简化了工艺流程。

本发明利用盐湖产的高活性轻烧氧化镁作为原料，可在低能耗情况下制备出形貌规则的六角片状氢氧化镁，为盐湖镁资源的高值化利用开辟了新路径。

本发明将制备六角片状氢氧化镁和对氢氧化镁改性同时进行，大大缩短了产品生产周期(时间缩短约三分之一)，简化了工艺流程，降低了能耗和生产成本(降低20-30％)。

本发明可以根据不同用户的需求，选择不同粒径的原料、不同改性剂、不同改性条件，生产出不同六角片状改性氢氧化镁，从可实现定制化、多元化的需求，为多方向开发盐湖镁资源奠定了基础。

附图说明

图1为实施例1最终产品改性氢氧化镁的ftir图，其在3698cm^-1附近为缔合-oh的特征吸收峰，在2925cm^-1和2851cm^-1附近出现了甲基的不对称伸缩振动和亚甲基对称伸缩振动峰，在1574cm^-1附近出现硬脂酸盐中羧酸根阴离子[ch3(ch2)16coo-]的c＝o键不对称伸缩振动峰，在1470cm^-1附近也出现甲基、亚甲基有机官能团的吸收峰。

图2为实施例1最终产品改性氢氧化镁的xrd图，在18.6°左右出现了氢氧化镁的001峰，32.9°左右出现了氢氧化镁的100峰，38.1°左右出现了氢氧化镁的101峰，50.9°左右出现了氢氧化镁的102峰，,58.7°左右出现了氢氧化镁的110峰，62.1°左右出现了氢氧化镁的111峰，68.3°左右出现了氢氧化镁的103峰，72.1°左右出现了氢氧化镁的201峰。21°-23°区间的峰是硬脂酸的特征峰。

图3为实施例1最终产品改性氢氧化镁的sem图，产物为六角片状，由于改性剂的影响，边角变的圆润；

图4为实施例2最终产品改性氢氧化镁的ftir图，其在3698cm^-1附近为缔合-oh的特征吸收峰，2925cm^-1和2851cm^-1附近出现了甲基的不对称伸缩振动和亚甲基对称伸缩振动峰，1630cm^-1附近为结晶水的吸收峰，这表明mg(oh)2粉体中含有少量的水分。1574cm^-1附近出现硬脂酸盐中羧酸根阴离子[ch3(ch2)16coo-]的c＝o键不对称伸缩振动峰，1470cm^-1附近也出现甲基、亚甲基有机官能团的吸收峰。

图5为实施例2最终产品改性氢氧化镁的xrd图，除氢氧化镁的特征峰并无杂质峰出现；

图6为实施例2最终产品改性氢氧化镁的sem图，产物为六角片状；

图7为实施例3最终产品改性氢氧化镁的ftir图，其在3698cm^-1附近为缔合-oh的特征吸收峰，2925cm^-1和2851cm^-1附近出现了甲基的不对称伸缩振动和亚甲基对称伸缩振动峰，其他官能团的峰并不明显。

图8为实施例3最终产品改性氢氧化镁的xrd图，除氢氧化镁的特征峰并无杂质峰出现；

图9为实施例3最终产品改性氢氧化镁的sem图，产物为六角片状；

图10为实施例4最终产品改性氢氧化镁的xrd图，除氢氧化镁的特征峰并无杂质峰出现；

图11为实施例4最终产品改性氢氧化镁的sem图，产物为六角片状。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

在反应釜中加入150ml去离子水，称取盐湖产高活性轻烧氧化镁20g，加入其中，搅拌均匀，加入4.26g硬脂酸(氧化镁摩尔量的3％)，在450r/min搅拌条件下，升温至145℃，保温8h，停止加热，冷至室温，抽滤，去离子水洗涤，60℃烘箱干燥，得六角片状硬脂酸改性的白色氢氧化镁粉末。

实施例2

在反应釜中加入150ml去离子水，称取盐湖产高活性轻烧氧化镁20g，加入其中，搅拌均匀，加入1.52g油酸钠(氧化镁摩尔量的1％)，在300r/min搅拌条件下，升温至160℃，保温10h，停止加热，冷至室温，抽滤，去离子水洗涤，60℃烘箱干燥，得六角片状油酸改性的白色氢氧化镁粉末。

实施例3

在反应釜中加入150ml去离子水，称取盐湖产高活性轻烧氧化镁20g，加入其中，搅拌均匀，加入n308硅烷2.07g(氧化镁摩尔量的1.5％)，在500r/min搅拌条件下，升温至95℃，保温5h，停止加热，冷至室温，抽滤，去离子水洗涤，60℃烘箱干燥，得六角片状油酸改性的白色氢氧化镁粉末。

实施例4

在反应釜中加入150ml去离子水，称取盐湖产高活性轻烧氧化镁20g，加入其中，搅拌均匀，加入a174硅烷2.48g(氧化镁摩尔量的2.0％)，在500r/min搅拌条件下，升温至125℃，保温4h，停止加热，冷至室温，抽滤，去离子水洗涤，60℃烘箱干燥，得六角片状油酸改性的白色氢氧化镁粉末。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。