一种工业级氢氧化镁湿法除氯制备阻燃剂氢氧化镁的方法

摘要

本发明公开了一种工业级氢氧化镁湿法除氯制备阻燃剂氢氧化镁的方法，包括以下步骤：步骤1、以工业级氢氧化镁、去离子水、碱制得氢氧化镁浆液，步骤2、将氢氧化镁浆液经过滤、洗涤初步除氯后得到滤饼和滤液；步骤3、向步骤2滤饼加入去离子水和强碱进行再浆，得到料浆；步骤4、将步骤3得到的料浆进行水热反应得到反应产物；步骤5、将步骤4得到的反应产物进行过滤得到滤饼，滤饼干燥后即为阻燃剂氢氧化镁。本发明解决了从工业级高氯含量氢氧化镁制备阻燃剂无氯含量氢氧化镁的难题，工艺简单易操作，且不需要使用添加剂，原料廉价易得，生产成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂氢氧化镁制备方法领域，具体是一种工业级氢氧化镁湿法除氯制备阻燃剂氢氧化镁的方法。

背景技术

随着人们安全、环保、健康意识的增加，世界各国已经将环保型阻燃剂作为研究和开发的重点，其中无机无卤阻燃剂研究和使用日益剧增。氢氧化镁阻燃剂具有热稳定性好，抑烟、无毒、高效成碳，且不产生腐蚀性气体同时还有中和燃烧过程中产生的酸性气体和有毒气体等特点。氢氧化镁作为阻燃剂必须要求纯度要高、粒径要小且粒径分布范围窄、氯含量低、微观形貌为六角片状或针状阻燃效果显著。然而，工业级氢氧化镁具有颗粒大、粒度分布宽、团聚现象严重、且形貌不规则，且氯含量一般超过作为阻燃剂的标准要求，无法满足阻燃级别的使用。卤水制备氢氧化镁中的氯存在形式有两种，一种是以氯化钠形式包覆于氢氧化镁之间，这种存在可以将大颗粒的氢氧化镁破碎，加水再浆后过滤洗涤去除掉；另一种是以碱式氯化镁结构的形式存在，这种存在需要在高温高压下溶解，使碱式氯化镁装化为氢氧化镁和氯化钠，再通过过滤，洗涤的方式去除。

如何将工业级颗粒大、粒度分布宽、团聚现象严重、形貌不规则，且氯含量的氢氧化镁制备为符合阻燃可用的氢氧化镁的研究至关重要。目前还尚未有工业级氢氧化镁除氯制备阻燃剂氢氧化镁的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业级氢氧化镁湿法除氯制备阻燃剂氢氧化镁的方法，以解决现有技术难以从工业级含氯量高的氢氧化镁到无卤素的阻燃级氢氧化镁的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种工业级氢氧化镁湿法除氯制备阻燃剂氢氧化镁的方法，包括以下步骤：

步骤1、以工业级氢氧化镁、去离子水、碱为原料进行机械湿磨制得氢氧化镁浆液，其中工业级氢氧化镁与去离子水的质量比为1:5-1:10，碱的质量为工业级氢氧化镁质量的1%-5%；

步骤2、将步骤1得到的氢氧化镁浆液经过滤、洗涤以初步除氯后，得到滤饼和滤液；

步骤3、向步骤2得到的滤饼加入去离子水和强碱以进行再浆，得到固含量为5%-30%的料浆；

步骤4、将步骤3得到的料浆进行水热反应得到反应产物；

步骤5、将步骤4得到的反应产物进行过滤得到滤饼和滤液，其中滤饼干燥后为阻燃剂氢氧化镁。

进一步的步骤1中，工业级氢氧化镁采用平均粒径为5-60μm、形貌为不规则片状、氯含量为0.5%以上的工业级氢氧化镁。

进一步的，步骤1中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的任意一种或者任意比例的几种。

进一步的，步骤1中机械湿磨的湿磨时间为30-120min，旋转速度为 500-2000r/min。

进一步的，步骤2中进行多次洗涤直至滤液为中性。

进一步的，步骤2得到的滤液循环使用于步骤1中进行机械湿磨。

进一步的，步骤3中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的任意一种或者任意比例的几种，强碱配制为含碱浓度为0.5-3mol的溶液。

进一步的，步骤4中水热反应时，水热搅拌速度为200-600r/min，水热温度为120-180℃，水热时间为2-10h。

进一步的，步骤4中干燥温度为80-110℃，干燥时间为5-10h。

进一步的，步骤5得到的滤液循环使用于步骤4中进行水热反应。

本发明使用原料为工业级高氯含量氢氧化镁，因此本发明制备的阻燃剂氢氧化镁相对于用传统工艺制备的阻燃剂氢氧化镁的纯度高，杂志含量少。

本发明通过机械湿磨的方法将工业级氢氧化镁粒径降低，并且加入强碱物质，使团聚中未反应的氯反应，在通过水洗进行初步除氯。

本发明将初步除氯后的滤饼加入强碱以及去离子水再浆后进行水热反应，进行深度除氯同时使无规则氢氧化镁生成规则六角片状氢氧化镁。

本发明的滤液可循环使用，避免直接排放造成的环境污染以及资源浪费。

本发明的工艺简单易操作，且不需要使用添加剂，原料廉价易得，生产成本低。

本发明解决了从工业级高氯含量氢氧化镁制备阻燃剂无氯含量氢氧化镁的难题，通过本发明方法制备的阻燃剂氢氧化镁有以下优点：（1）与现有技术直接制备的氢氧化镁阻燃剂相比纯度高；（2）粒径小且粒径分布范围窄；（3）形貌规则可控为规则六角片状，（4）分散性更好，与高聚物更易相容。（5）氯含量低。

附图说明

图1为本发明具体工艺流程图。

图2为本发明所有实施例的粒径分布图。

图3为本发明实所有施例的X-射线衍射图。

图4为本发明实所有施例的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例包括以下步骤：

（1）称取200g的工业级氢氧化镁，1000g的去离子水和4g的氢氧化钠并混合均匀得到氢氧化镁浆料。其中工业级氢氧化镁的平均粒径为5-60μm，氯含量在0.5%以上。

（2）将步骤（1）的氢氧化镁浆料加入到湿磨机中以1000r/min研磨120min后再进行过滤、多次洗涤直至滤液为中性，得到初步除氯的滤饼，以及滤液，其滤饼中氯含量为0.31%，滤液循环使用于进行湿磨。

（3）将步骤（2）得到的滤饼加入水以及氢氧化钠进行再浆，配制为固含量为10%、氢氧化钠浓度为1mol/L的料浆。

（4）将步骤（3）再浆后的料浆转入高压反应釜内进行水热反应，将高压反应釜温度设定为160℃，转速设为500r/min，等达到设定温度开始计时，反应6h后，关闭加热和搅拌，得到反应产物。

（5）等高压反应釜冷却到室温后，将反应产物经过滤得到滤饼，用水洗涤滤饼，滤液在步骤4循环使用，而滤饼干燥后得到均粒径为1.0-3.0μm且分布范围窄、氯含量为0.02%、形貌为六角片状的纳米级阻燃剂氢氧化镁。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

（1）称取200g的工业级氢氧化镁，1000g的去离子水和4g的氢氧化钠并混合均匀得到氢氧化镁浆料。其中工业级氢氧化镁的平均粒径为5-60μm，氯含量在0.5%以上。

（2）将步骤（1）的氢氧化镁浆料加入到湿磨机中以1500r/min研磨150min后再进行过滤、多次洗涤直至滤液为中性，得到初步除氯的滤饼，以及滤液，其滤饼氯含量为0.3%，滤液循环使用于进行湿磨。

（3）将步骤（2）得到的滤饼加入水以及氢氧化钠进行再浆，配制为固含量为10%、氢氧化钠浓度为3mol/L的料浆。

（4）将步骤（3）再浆后的料浆转入高压反应釜内进行水热反应，将高压反应釜温度设定为160℃，转速设为500r/min，等达到设定温度开始计时，反应6h后，关闭加热和搅拌，得到反应产物。

（5）等高压反应釜冷却到室温后，将反应产物经过滤得到滤饼，用水洗涤滤饼，滤液在步骤4循环使用，而滤饼干燥后得到均粒径为1.0-5.0μm且分布范围窄、氯含量0.01%，形貌为六角片状的纳米级阻燃剂氢氧化镁。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

（1）称取100g的工业级氢氧化镁，1000g的去离子水和4g的氢氧化钠并混合均匀得到氢氧化镁浆料。其中工业级氢氧化镁的平均粒径为5-60μm，氯含量在0.5%以上。

（2）将步骤（1）的氢氧化镁浆料加入到湿磨机中研磨以1000r/min研磨120min后再进行过滤、多次洗涤直至滤液为中性，得到初步除氯的滤饼，以及滤液，其滤饼氯含量为0.21%，滤液循环使用于进行湿磨。

（3）将步骤（2）的滤饼加入水以及氢氧化钠进行再浆，配制为固含量为10%、氢氧化钠为1mol/L的料浆。

（4）将步骤（3）再浆后的料浆转入高压反应釜内进行水热反应，将高压反应釜温度设定为160℃，转速设为500r/min，等达到设定温度开始计时，反应6h后，关闭加热和搅拌，得到反应产物。

（5）等高压反应釜冷却到室温后，将反应产物经过滤得到滤饼，用水洗涤滤饼，滤液在步骤4循环使用，而滤饼干燥后得到均粒径为1.0-5.0μm且分布范围窄、氯含量为0.02%，形貌为六角片状的纳米级阻燃剂氢氧化镁。

实施例4

本实施例包括以下步骤：

（1）称取200g的工业级氢氧化镁，1000g的去离子水和4g的氢氧化钠并混合均匀得到氢氧化镁浆料。其中工业级氢氧化镁的平均粒径为5-60μm，氯含量在0.5%以上。

（2）将步骤（1）的氢氧化镁浆料加入到湿磨机中以1000r/min研磨120min后再进行过滤、多次洗涤直至滤液为中性，得到初步除氯的滤饼，以及滤液，其滤饼氯含量为0.3%，滤液循环使用于进行湿磨。

（3）将步骤（2）的滤饼加入水以及氢氧化钠进行再浆，配制为固含量为10%、氢氧化钠浓度为3mol/L的料浆。

（4）将步骤（3）再浆后的料浆转入高压反应釜内进行水热反应，将高压反应釜温度设定为140℃，转速设为500r/min，等达到设定温度开始计时，反应8h后，关闭加热和搅拌，得到反应产物。

（5）等高压反应釜冷却到室温后经过滤，将反应产物经过滤得到滤饼，用水洗涤滤饼，滤液在步骤4循环使用，而滤饼干燥后得到均粒径为1.0-5.0μm且分布范围窄、无氯含量，形貌为六角片状的纳米级阻燃剂氢氧化镁。

图1为本发明的工艺流程图，从中可以看出本发明通过机械湿磨的方法将工业级氢氧化镁粒径降低，并且通过加碱再浆方式进行初步除氯，然后将初步除氯的滤饼加水再浆后经过水热溶解-再结晶的方式进行深度除氯，通过两步除氯方式，可以得到氯含量低于0.02%，粒径在1-4μm，形貌为六角片状的氢氧化镁阻燃剂。

图2中通过X-射线衍射谱图分析可以得出，实施例1、2、3、4制备的样品与氢氧化镁的标准卡片一致，说明用上述方法得到的产物与前面本申请的产物一致。

图3中通过在放大倍数为15万倍的扫描电镜图可以看出，实施例1、2、3、4制备的样品形貌为规则六角片状形状，说明用上述方法得到的产物与前面本申请的产物一致。

图4中可以看出本发明实施例1、2、3、4制备的样品阻燃剂氢氧化镁的粒径分布范围为1-4μm。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。