氢氧化镁的制备及改性研究

毕业论文

题目无机阻燃剂的制备和改性研究专业制药工程

班级制药051

学号

学生

指导教师

2020 年

无机阻燃剂的制备和改性研究

摘要

氢氧化镁作为添加型无机阻燃剂，具有热稳固性好、无毒、抑烟、高效促基材成炭的作用，且在不产生侵蚀性气体的同时还具有中和燃烧进程中产生的酸性和侵蚀性气体功能，是一种环境友好型的绿色阻燃剂。但是，氢氧化镁在高分子材料中的分散性和相容性较差，往往致使阻燃材料力学性能下降。本文针对这些问题，采纳以下方式对超细氢氧化镁进行了制备和改性。

实验当选择十二烷基硫酸钠、明胶为复合添加剂，依托化学分析、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及红外光谱（FT-IR）等多种分析手腕，分析讨论了加料方式、反映终点pH值、镁离子浓度、陈化温度、陈化时刻及复合分散剂的添加量等因素水平对反映的镁转化率、氢氧化镁产品的分散性的阻碍，确信出制备纳米级氢氧化镁的优化工艺条件为：选择氨水加入镁溶液的加料方式、反映终点pH=，氨水浓度25%，镁盐浓度2mo1/L，氨水加入速度2.0m1 /min，陈化温度60℃，陈化时刻60min，分散剂溶液用量10m1。

采纳硬脂酸作为改性剂，对氢氧化镁进行表面改性。采纳XRD、FT-IR、TG-DTA表征了所得的复合粉体，结果说明，改性后的氢氧化镁热解温度更

高，硬脂酸分子在氢氧化镁粉体表面发生吸附键合。

关键词：氢氧化镁，阻燃剂，硬脂酸，改性

Research of synthesis and modification of inorganic

additive flame retardants

Speciality:

Student:Yao Jianping

Advisor:Yang Rong

ABSTRACT

Magnesimu hydroxide, one of inorganic additive flame retardants, is a kind of promising green fiame retardant and has attracted much attention because of its good thermal stability, nontoxicity, fume, suppression char-forming, promotion, and no formation of acid and corrosive gas product during buming process. However, its poor dispersibility in and compatibility with polymer matrices would decrease the mechanical properties of the filled polymer. In this paper, the preparation and surface modification of ultrafine magnesium hydroxide were investigated aiming at the probiems above- mentioned.

In experiments, the influences of several factors, such as injection order, pH, ammonia water concentration, magnesium ion concentration, injection rate of ammonia water, aging time, aging temperature and addition level of compound dispersants, on the precipitation efficiency, the crystallinity and the

dispersion degree of magnesium hydroxide products, are analyzed and discussed by some analysis procedures such as chemical analysis, X-ray diffraction scan (XRD) and scanning electron microscope (SEM) .And the optimizing conditions, for fabricating superfine powders of magnesium hydroxide, are obtained.Those are the injection method injecting ammonia into magnesium ion solution, pH=10.0 in reaction, 25% ammoniaw ater, L agnesium ion concentration, -2.0mmin injection rate of ammonia, 60℃aging temperature, 60min aging time and 10ml compound dispersant solution.

Surface modification of magnesium hydroxide by stearic acid was investigated in experiments. XRD, FT-IR, and TG-DTA were used to characterize the modified samples, and the analyzed results indicated that, its thermaldecom posing temperature were inproved after modification, stearic acid molecules occurred adsorbing bond on the surface of Mg(OH)2 powders.

KEY WORDS: magnesium hydroxide, flame retardants, stearic acid , modification

目录

摘要 (ii)

ABSTRACT (iii)

1绪论 (1)

氢氧化镁的特点及阻燃机理 (2)

氢氧化镁的制备方式 (2)

1.2.1物理粉碎法 (3)

1.2.2化学沉淀法 (3)

1.2.3硫氢化物一水热法 (4)

氢氧化镁的生产现状 (4)

氢氧化镁的进展方向 (5)

1.4.1颗粒的超细化 (5)

1.4.2氢氧化镁的形态操纵 (5)

1.4.3氢氧化镁与其他阻燃剂的协同效应 (7)

1.4.4氢氧化镁的改性 (7)

展望 (10)

本课题要紧研究的内容及目的 (10)

2 实验部份 (11)

实验原料及仪器 (11)

氢氧化镁的制备实验 (11)

2.2.1制备纳米氢氧化镁的实验流程 (11)

2.2.2沉镁反映中复合分散剂的选用 (12)

2.2.3陈化进程 (13)

2.2.4洗涤进程 (13)

2.2.5干燥进程 (13)

2.2.6实验条件的选择 (14)

氢氧化镁的改性实验. (15)

2.3.1最正确改性条件的确信 (15)

依照其他文献报导，硬脂酸改性氢氧化镁的实验条件有多种，通过度析和实

验，确信最正确实验条件为：氢氧化镁料浆质量分数为6％，反映温度为

85-90℃，搅拌转速为400 r/min，反映时刻1h，硬脂酸用量为3%（占氢氧

化镁干粉的质量分数）。 (15)

2.3.2实验步骤 (15)

分析方式及分析设备 (15)

本章小结 (17)

3实验结果的分析和讨论 (18)

氢氧化镁制备实验的结果分析和讨论 (18)

3.1.1加料顺序对氢氧化镁沉降性能的阻碍 (18)

3.1.2反映终点pH值对氢氧化镁沉降性能的阻碍 (18)

3.1.3镁离子浓度对氢氧化镁沉降性能的阻碍 (19)

3.1.4氨水加入速度对氢氧化镁的阻碍 (20)

3.1.5陈化进程对氢氧化镁产品的阻碍 (21)

3.1.6复合分散剂对氢氧化镁分散性能的阻碍 (24)

3.1.7氢氧化镁的XRD分析 (25)

3.1.8氢氧化镁的形貌分析 (26)

3.1.10氢氧化镁的热重差热分析（TG-DTA） (27)

氢氧化镁改性实验的结果分析和讨论 (28)

3.2.1红外光谱分析结果 (28)

3.2.2改性后氢氧化镁的热稳固性 (29)

如图为改性后氢氧化镁的TG-DTA分析曲线。从TG曲线能够看出改性后氢

氧化镁的失重率为﹪。从DTA曲线看出，在335℃到368℃之间有强烈的

吸热峰，说明氢氧化镁开始分解，最大分解速度在348℃，368℃时分解大

体完成。与改性前氢氧化镁TG-DTA分析曲线（图）相较，改性后氢氧化镁

的分解温度提高，失重率减小。 (29)

3.2.3改性后氢氧化镁的XRD分析 (30)

4 结论 (32)

致谢 (32)

参考文献 (33)

1绪论

阻燃剂是合成高分子材料的重要助剂之一，添加阻燃剂对高分子材料进行阻燃处置，能够阻止材料燃烧或延缓火势的蔓延，使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。随着合成材料被普遍应用到与生产和生活紧密相关的诸多行业中，如建筑业、塑料制品业、纺织业、运输业、电子电器业、航天业，阻燃剂的重要性越发不容轻忽。现代科技的进步和世界范围内对平安和环境爱惜的重视，令人们对材料的阻燃要求也愈来愈高，促使阻燃剂的研制、生产及推行应用得以迅速进展，阻燃剂的品种日趋增多、产量急剧上升。依照化学组成，阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。目前实际应用的阻燃剂要紧有卤素、有机磷系和无机类的锑系、铝系、镁系、硼系、铂系等。其中卤系（主若是溴系）阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。有机磷系阻燃剂是与卤系阻燃剂并重的一类阻燃剂，它品种多，用途普遍。尽管有机磷化合物都会有必然的毒性，但它们的致畸性却不高，其分解产物及其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中侵蚀性、有毒物也很少。同时很多品种还具有增塑、热稳固等作用，对提高高分子材料的综合性能有十分重要的作用[1]。利用有机阻燃剂的合成材料，在燃烧时会散发出有毒的气体和浓烟，要挟着人类生命和财产的平安。而且，有机阻燃剂生产进程难以操纵，废弃物易给环境造成污染，生产本钱高，价钱高。与有机阻燃剂相较，无机阻燃剂具有稳固性好、不挥发、不析出、烟气毒性低和本钱低等优势，同时存在着填充量大、与聚合物结合力小、相容性差和对聚合物的加工和机械性能阻碍等缺点；可是无机阻燃剂可利用的资源丰硕，因此受到普遍重视，就消耗量而言，无机阻燃剂占各类阻燃剂一半以上，居各类阻燃剂之首。

无机阻燃添加剂主若是把具有本质阻燃性的无机元素以单质或化合物的形式添加到被阻燃的基材中，以物理分散状态与高聚物充分混合，在气相或凝聚相通过化学或物理转变起到阻燃作用[2]。无机阻燃剂要紧为铝、镁、硼、锑和钼等的氢氧化物和氧化物的水合物，其作用机理是这些化合物受

热分解，吸收大量的热，可降低聚合物表面温度；某些化合物还分解出水蒸汽，起到了蓄热和稀释聚合物表面可燃性气体浓度的作用，从而达到阻燃的目的。阻燃成效好，抑烟性能强，无毒无害的Mg(OH)2和Al(OH)3等无机类阻燃剂愈来愈受到用户的青睐。专门是氢氧化镁阻燃剂被世界称为新型、绿色、环境友好阻燃剂，被普遍应用于橡胶、塑料中，不但阻燃性能好，而且无毒、无害，同时还能提高被添加材料的加工性能和机械性能。氢氧化镁的特点及阻燃机理

氢氧化镁为白色固体粉末，分子式Mg(OH)2，相对分子量为，系六方晶系或无定型的片状晶体，密度为2.39g/cm3，折射率为，莫氏硬度为2-3，体积电阻为108-1010Ω· cm，难溶于水，也不溶于浓度为1mol/L的氢氧化钠水溶液，但溶于强酸溶液。

氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂，与同类无机阻燃剂相较，氢氧化镁不管在原料来源、制备进程、废物处置等方面都是一种环保型绿色阻燃剂，具有更好的抑烟成效，由于火灾中有80%由烟窒息而死亡，因此今世阻燃剂技术中“抑烟”比“阻燃”更为重要；氢氧化镁的分解能高(1137kJ/g)，且热容也高，比目前经常使用的无机阻燃剂氢氧化铝的热分解温度高出140℃，能够使添加氢氧化镁的合成材料经受更高的加工温度，有利于加速挤塑速度，缩短模塑时刻，同时亦有助于提高阻燃效率。

氢氧化镁阻燃机理：氢氧化镁属于填加型阻燃剂，受热分说明放出水气，同时吸收了大量的热量，能够降低材料表面的温度，使得聚合物降解的速度放慢，随之小分子可燃物质的产生也减少。释放出来的水气稀释了表面的氧气，使燃烧难以进行。氢氧化镁在材料表面形成炭化层，阻止氧气和热量的进入，而且氢氧化镁分解生成的氧化镁是高级耐火材料，因此当燃烧源消失，火就自动停止，起到阻燃的成效。

由于氢氧化镁阻燃作用要紧发生在聚合物降解区，减少可燃物的产生而对预燃区作用很少，可燃物的完全燃烧阻碍很小，产生的烟雾也减少而且氢氧化镁能够冲淡和吸收烟雾，因此氢氧化镁具有减烟成效。

氢氧化镁的制备方式

目前，氢氧化镁的制备方式要紧有：物理粉碎法、化学沉淀法和硫氢

化物一水热法。

1.2.1 物理粉碎法

物理粉碎法仅用于天然氢氧化镁矿（水镁石）。天然水镁石在我国有丰硕的储量，要紧散布于我国辽宁丹东地域。天然水镁石通过超细粉碎，再通过表面处置即可制备出氢氧化镁阻燃剂，张斌[3]的研究说明，水镁石粉体表面改性后与合成氢氧化镁改性后具有相同的热行为。该方式由于加工进程大体上是零排放，能够说从源头到产品都符合绿色化要求，且本钱极为低廉，故引发很多生产和研究单位的重视。但该方式受到天然矿物的制约，矿物组成对产品质量有着直接的阻碍。

1.2.2 化学沉淀法

该法的原理是向含有Mg2+离子的溶液（氯化镁和硫酸镁）中加入OH-沉淀剂，即可制得Mg(OH)2，反映式为：Mg2+ + 2OH-—Mg(OH)2↓

（1）氢氧化钠法

该工艺优势是操作简单，产物形貌、粒径分部及纯度、晶体结构均易于操纵，适宜于制备高纯微细产品。但利用烧碱本钱高，且强碱危险性大，关于设备的防腐有更高的要求，工业上很少利用。

（2）石灰乳法

石灰乳法是一种传统的制备方式，该法的优势是原料廉价易患，生产工艺简单，有较高的应用价值。但因工艺方式所限，此法所取得的氢氧化镁产品存在粒度小（可达μm 以下），产品纯度低等缺点，使产品的用途受到限制。另外，本法生产的氢氧化镁因沉淀过细还存在过滤困难等工艺问题，限制了此工艺的应用和进展。侯殿保[4] 等对石灰乳-水氯镁石沉淀法制备氢氧化镁工艺进行了总结，探讨了沉淀反映温度、晶种添加量、沉淀反映搅拌速度等工艺条件对氢氧化镁沉淀品质及性能的阻碍，给出了实验结果；并对已有工艺条件进行了优化，使取得的氢氧化镁具有较好的粒度和纯度，改良后的工艺有较好的工业前景和利用价值。

（3）氨法

该法的生产本钱低，所得的产品纯度高（>98%），容易达到阻燃剂的要求。利用氨气或氨水沉淀氢氧化镁时，与用石灰乳和氢氧化钠时情形不同，在一样情形下，氢氧化镁的结晶性能大大优于石灰乳和氢氧化钠的情形。由于氨水是弱碱，反映完成后的pH值一样约为10，其溶液pH有缓冲作

用，不像强碱反映后的高pH值。且反映后的母液还能够回收氨，氨可重复利用或制肥料，进一步降低了本钱。但利用氨法制备氢氧化镁，其回收率偏低，粒径散布较宽，且由于氨气易挥发故工作环境较差。王志强[5] 等以工业氯化镁、氨水为前驱体，在水-乙醇体系下合成了粒度为100-200 nm的氢氧化镁超细粉体。Jianping Lv等[6]研究了以化学纯氯化镁为原料采纳稀氨水为沉淀剂，经低温（<20℃）沉淀，升温陈化制备出纤维状的高纯氢氧化镁。徐宝强等[7]针对青海盐湖提钾、锂以后的富含氯化镁的苦卤废液，采纳氨水作为沉淀剂，经室温（20℃-25℃）沉淀、升温陈化等进程制备出具有纤维状形貌的纳米氢氧化镁。易求实[8]用NaCl饱和的MgC12和用NaCl饱和的氨水进行反映，成功制备出30 nm的片状纳米氢氧化镁，沉淀反映时加入了适量的由分散剂和离子强度剂复合的复合添加剂，对操纵粒度起到超级有效的作用。

（4）水化法

魏新俊等[9] 以MgO为原料，采纳水化法制备阻燃剂级Mg(OH)2，研究了水化进程中温度、时刻、MgO粒度对水化转化率的阻碍，采纳了一种特殊的结晶助长剂S320用于水化反映后的Mg(OH)2助长结晶，所制得的Mg(OH)2由助长前的微米溶胶状颗粒增加至微米的结晶态颗粒。

1.2.3 硫氢化物一水热法

刘友仁[10]研究了以含镁卤水为原料制备氢氧化镁的氢化物分解法反

映如下：

MgCl2+ 2SH- + 2H2O—Mg(OH)2↓+2H2S + 2C1-

该法制得的氢氧化镁粒径较大，过滤性能好。但其形貌呈不规那么状且团聚现象显著。而且，产物中有有毒气体H2S产生，对尾气必需进行回收处置，相应本钱也就随之增高。

氢氧化镁的生产现状

我国尽管具有丰硕的镁盐资源，但氢氧化镁的生产及应用并未引发业内人士的足够熟悉和重视。国内仅有几家科研单位开展过从卤水制取氢氧化镁的研究与开发工作，但多数仅停留在小试时期。近几年，国内尽管建设了一些氢氧化镁的中试或生产装置，但其规模小、品种少、产品质量低、技术水平低，有待提高行业整体水平。

据不完全统计，1998年我国不同规格氢氧化镁生产能力为万吨万吨，2000年生产能力为万吨，截至2020年4月，国内不同品种氢氧化镁总的生产能力估量在万吨，其中合成法为万吨，水镁石法万吨。要紧生产厂家有温州钾肥厂、河北武邑县阻燃剂厂、山东省胶州市沽河镁盐厂、山西运城盐化局十一厂、河北省邢台市鹏飞镁盐厂、上海实业振泰化工、山东海化集团公司、北京协利风城铁路阻燃材料厂、兰化公司研究所、兰州市七里河阻燃剂材料厂、北京抗击研究院等。目前阻燃剂级的氢氧化镁实际生产能力可不能超过4000t/a，产量和质量都远远不能知足市场的需求。

氢氧化镁的进展方向

尽管氢氧化镁作为无机阻燃剂，具有极大的进展潜力，但同时也存在许多亟待解决问题，比如：一般氢氧化镁阻燃剂欲达到较好的阻燃成效，需要较大的填充量，这会大大降低材料的机械物理性能：在有机聚合物基体（比如树脂）中的分散性和相容性差，阻碍有机聚合物体的外观和加工性能等[11]。假设能克服这些缺点，氢氧化镁阻燃剂会有更大的进展应用前景。

1.4.1 颗粒的超细化

超细氢氧化镁不仅使填充量下降，而且能够均匀地分散到树脂中，即便氢氧化镁填充量高也不至于严峻阻碍树脂的物理性能[13]。氢氧化镁微胶囊化[14]是将氢氧化镁超细化的要紧进展趋势。利用化学方式制备镁盐微胶囊的技术特点是通过改变条件（降低温度、加入无机盐电解质、非溶剂等），使溶解状态的成膜材料从溶液中凝聚出来，并包覆芯材而形成微胶囊。目前对氢氧化镁的微胶囊化的研究还不是很多。朱岩[15]研究了水性聚氨酯纳米胶囊对固体、液体的包容性，取得了良好的成效。丁向东[16]等研究了胶囊化红磷阻燃剂的性能及其在聚丙烯、不饱和聚酯、环氧树脂、硬质聚氨酯泡沫、聚乙烯、聚酰胺等高分子树脂中的应用配方，并说明了微胶囊化红磷阻燃母料的制备进程。吴志平[17]等研究了脲醛树脂的预聚物通过原位聚合对红磷进行包覆的一些阻碍因素，指出制备脲醛树脂预聚物的最正确条件为：第一时期脲醛比为，第二时期脲醛比为，预聚时期pH值为，反映温度为75℃等。

1.4.2 氢氧化镁的形态操纵

阻燃剂氢氧化镁应是片状或纤维状（针状），许多研究说明，纤维状的氢氧化镁能够增强有机材料的机械性能，尤其能够提高材料的扭曲强度和延伸率。

（1）天然纤维水镁石

天然纤维水镁石（FB）的要紧化学式是Mg(OH)2，MgO含量约为65%。水镁石的结构是理想的八面体片，属三方晶系，常见构造有块状、球状和纤维状，其中FB是水镁石的纤维状变种。FB在400-500℃之间有明显的吸热谷（一些矿物在加热进程中发生脱水、分解、结晶构造转化，假设发生熔化升华蒸发等，那么伴随有吸热效应，假设发生氧化和重结晶，那么伴随有放热效应。这两类反映别离在差热曲线上表现为向下弯曲的吸热谷和向上弯曲的放热峰），其绝热性优良，热容大，膨胀系数小，含有结构水，热失重集中发生在400-500℃之间，具有耐燃、阻燃性，可抗击明火及高温火焰。FB为纤维状，在高分子材料中具有增强作用，天然纤维水镁石可作为良好的阻燃材料。

（2）镁盐晶须

镁盐晶须是一种无机镁系列阻燃剂，化学式为MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O，为单晶纤维状，直径为纳米级尺寸，耐温性优于Al(OH)3，无毒，抑烟。由于镁盐晶须直径极小，具有高度有序的原子排列结构，因此可接近材料的原子间价键的理论强度，用其增强的塑料具有达到复合材料最高强度的潜力。同时，由于结构的特殊性，镁盐晶须除具有力学强度高、无永久变形、高温下强度损失小、长颈比高、无疲劳效应等优良的力学性能外，还有阻燃、表面滑腻性好、尺寸精度和稳固性高，可再生循环利用等优势。另外，其尺寸细微，可在基体中散布得很均匀，使极薄、极狭小乃至边角部位都能取得填充增强，故适合于制作周密的增强工程塑料零部件及超薄壁的零部件，乃至能够制成20μm的超薄壁部件。与现有经常使用的玻纤和碳纤等增强材料相较，镁盐晶须增强塑料对设备和模具磨损小，阻燃性、平安性和反复利用性好，极适合于制作各类形状复杂的部件、轻质高强阻燃部件和电子电气器件等，可普遍用于汽车、电子电气、化工、建材、包装等行业[18]。

姜玉芝[19]等以碱式硫酸镁晶须和氢氧化钠为原料，研究了水热合成法制备氢氧化镁晶须的合理工艺条件。通过对碱式硫酸镁晶须料浆浓度、搅

拌强度、反映温度和反映时刻的研究，得出了最正确的合成条件。通过氢氧化镁晶须形态与物相结构的研究，得出水热合成产物为氢氧化镁晶须，而且纯度较高。

张雪虎[20]等研究了以六水合氯化镁和氢氧化钠为反映物利用反向沉淀法制备针状纳米氢氧化镁粉体。通过X射线衍射（XRD）分析、分散剂和表面活性剂对产物形貌的阻碍分析、高分辨率电子显微镜（HRTEM）分析，得出在反映体系中添加表面活性剂和分散剂能够使生成的氢氧化镁晶体的表面极性降低，提高产物分散性的同时还能够操纵产物的粒径。

1.4.3 氢氧化镁与其他阻燃剂的协同效应

提高氢氧化镁阻燃成效的手腕之一即是与其他阻燃剂协同利用，如此一方面能够增强阻燃成效，还能够幸免其他一些阻燃剂的缺点。

（1）与氢氧化铝的协同效应

氢氧化铝的分解温度比氢氧化镁低100℃，将二者并用能够在235-455℃范围内均存在脱水吸热反映，能够在较宽范围内抑制高分子材料的燃烧。（2）与红磷的协同效应

红磷能够作为阻燃剂单独利用，燃烧时先被氧化成磷酸非燃性液态膜，进而脱水生成聚偏磷酸，聚偏磷酸是很强的脱水剂，在高温下使聚合物表面形成碳化层，起到阻燃作用。但红磷本身可燃且吸湿性很强，单独利用成效不睬想，限制了其在聚合物中的大量添加。但是它却是专门好的阻燃增效剂，研究发觉，在氢氧化镁或氢氧化铝阻燃的聚合物材料中添加少量红磷，能够显著增强聚合物的热稳固性，提高阻燃性能，产生协同效应。（3）与卤系阻燃剂的协同效应

卤系阻燃剂具有很强的阻燃性能，但其燃烧时发烟量大一直是难以解决的缺点。氢氧化镁具有专门好的抑烟成效，二者协同利用必然程度上能够增强阻燃性能也能够达到抑制发烟的功效。

1.4.4 氢氧化镁的改性

用饱和或不饱和的高级脂肪酸盐、阴离子表面活性剂和有机硅偶联剂等对氢氧化镁粒子进行表面改性，可有效地改良氢氧化镁与聚合物的相容性。

（1）表面改性剂

表面改性剂从结构和特性上来划分，可分为表面活性剂、偶联剂、有

机高分子和无机物。用于水镁石及氢氧化镁粉体表面改性的，主若是表面活性剂、偶联剂等[21]。

（2）表面改性方式

氢氧化镁的表面处置方式分有两种，别离为干法和湿法[22]。偶联剂大多耐水性差，只能在惰性有机溶剂中溶解稀释利用，因此一样采纳干法。将偶联剂用适量的惰性溶剂稀释后，喷淋于氢氧化镁粉末上，在低速捏合机中，适温下搅拌混合，时刻为20- 30分钟，均匀后升高温度，70- 90℃时，在较高搅拌速度（要求大于50转/分）下进行改性处置和活化处置。时刻为30- 60分钟，或在室温下搅拌2- 3小时，以保证偶联成效。

阴离子表面活性剂在水中稳固性专门好，一样均选用湿法。将氢氧化镁与必然量的阴离子表面活性剂和适量的去离子水，依次加入反映器中，温度操纵在50- 80℃，充分搅拌，反映2 - 3小时，完毕后，过滤、洗涤，最后在105℃下干燥，制得阻燃剂氢氧化镁。

经常使用的粉体表面改性法，有涂覆改性、表面化学改性、沉淀反映改性、胶囊化改性及机械化学改性等。目前，用于氢氧化镁及水镁石粉体表面改性的方式，主若是表面化学改性。表面化学改性是利用表面化学法，及有机分子中的官能团或其他无机凝胶分子在无机粉体表面的吸附或化学反映付颗粒表面进行包覆，使颗粒表面有机化或改变键性，从而实现表面改性，是目前最要紧的表面改性方式。阻碍氢氧化镁及水镁石粉体表面化学改性成效的要紧因素有：①颗粒的表面性质，如表面官能团的类型、表面酸碱性、水分含量和粉体的比表面积等；②表面改性剂的种类、用量及用法；③工艺设备及操作条件，如设备性能、物料的运动状态或机械对物料的作用方式、反映时刻和反映温度等。

（3）氢氧化镁表面改性的研究进展

氢氧化镁作为一种无机添加型阻燃剂，在高聚物阻燃领域中取得普遍应用。为了更好地发挥高聚物体系的阻燃成效，尽可能减少对机械力学性能的阻碍，选用纳米氢氧化镁阻燃剂是当前阻燃剂研究中重要的课题之一。但纳米氢氧化镁颗粒表面能高，处于热力学非稳固状态，极易聚集团聚团，同时其表面亲水疏油，在有机介质中难于均匀分散，与高聚物间结合力极差，易造成界面缺点，致使高聚物的某些性能降低，专门是过量填充会使高聚物的性能急剧下降，以至于制品无法利用。因此要对其进行表面改性，

在必然程度上提高憎水性能，以便改善二者间的相容性和分散性。

李召好[23]等采纳硬脂酸对氢氧化镁进行表面改性的实验，通度日化指数测定，得出硬脂酸的质量为氢氧化镁的4%时活化指数达到最大值97%，说明改性后的氢氧化镁由亲水疏油性变成了亲油疏水性；同时还研究了时刻、温度等各类因素对氢氧化镁改性的阻碍。红外光谱说明硬脂酸与氢氧化镁之间形成了化学键。

杜高翔[24]等研究了钛酸酯JN- 101和H硅油（202）对氢氧化镁的改性，得出在钛酸酯JN- 101用量达到氢氧化镁质量的%时，活化指数可达到100%；H硅油（202）的用量达到氢氧化镁质量的%时，活化指数可达到%。但傅立叶红外光谱分析发觉：钛酸酯JN- 101与氢氧化镁粉体表面形成化学键合，而H硅油（202）与氢氧化镁粉表面之间的作用方式为物理吸附，因此钛酸酯JN- 101的作用更稳固。

刘立华[25]等研究了浓度别离为2%、3%和4%的硬脂酸钠对氢氧化镁的表面改性处置，并将改性产物用于聚丙烯。通过实验发觉采纳4%的硬脂酸钠处置后的氢氧化镁阻燃剂在聚丙烯体系中分散相对均匀，当氢氧化镁在聚丙烯体系中的添加量达65%时，达到了理想的阻燃成效，但材料的机械力学性能有必然的下降。

刘建华等[26]用湿法改性工艺对氢氧化镁阻燃剂进行了改性研究，将改性后的氢氧化镁填充于EVA塑料体系中研究其材料的各项性能，发觉经湿法改性的氢氧化镁能够显著提高EVA塑料的力学性能和阻燃性能。李艳玲等[27]采纳硅烷偶联剂对超细氢氧化镁粉体进行表面改性，研究了偶联剂用量、时刻、温度等因素对粉体改性成效的阻碍。以活化指数作为衡量指标，取得了硅烷偶联剂对氢氧化镁表面改性的最正确工艺条件，并提出了硅烷偶联剂对氢氧化镁表面改性的机理。

另外，最近几年来许多作者利用表面活性剂形成水/油性微乳浊液，采纳“一步法”在液相制备进程中操纵Mg(OH)2晶核生长，同时对其进行表面改性。Xiaotang Lv[28]等将油酸和氯化镁液的混合液作母液，以氢氧化钠为沉淀剂在适当的温度下操纵pH值为～，产品经洗涤、过滤和干燥后制得分散性良好，表面改性完全的Mg(OH)2产品。陈德宏[29]等以硫酸镁、氢氧化钠和硬脂酸盐类表面改性剂为原料，在80℃下反映3h，一步合成了表面改性的Mg(OH)2粉体颗粒。研究中发觉，在硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬

脂酸钙和硬脂酸钠五种改性剂中，硬脂酸锌的改性成效最好，硬脂酸最差。展望

以后氢氧化镁产品要紧向高纯化、超细化的方向进展，因此，尽管氢氧化钠法的本钱相对较高，但假设将此法生产的氢氧化镁产品定位为高端产品，氢氧化钠法将会是生产高纯超细氢氧化镁的首选方式。同时超细氢氧化镁的表面改性将是尔后研究的重点与难点，需要依照氢氧化镁在高分子材料中的应用情形针对不同材料选择适合的表面活性剂、最正确用量及处置方式，提高其与高分子材料的相容性，在线改性方式将具有专门大的应用前景[30]。

本课题要紧研究的内容及目的

氢氧化镁作为添加型无机阻燃剂，具有热稳固性好、无毒、抑烟、高效促基材成炭的作用，且在不产生侵蚀性气体的同时还具有中和燃烧进程中产生的酸性和侵蚀性气体功能，作为一种环境友好型的绿色阻燃剂具有专门好的市场前景。但是，氢氧化镁在高分子材料中的分散性和相容性较差，往往致使阻燃材料力学性能下降。因此，如何增加氢氧化镁与聚合物之间的相容性、减少其利用量成为鱼待解决的问题。本文针对这些问题，采纳以下方式对超细氢氧化镁进行了制备和改性。

以氯化镁为原料，以氨水作为沉淀剂制备了一系列的氢氧化镁，并采纳硬脂酸作为改性剂对所得的氢氧化镁进行改性。分析讨论了制备进程中的要紧因素对氢氧化镁产品的阻碍，得出优化的工艺条件，采纳X-射线衍射分析（XRD）、化学分析、扫描电子显微镜（SEM）、热重差热（TG-DTA）及红外光谱分析等多种分析手腕，对所制的样品进行测试及分析讨论。

2 实验部份

实验原料及仪器

氯化镁分析纯

明胶生化试剂

十二烷基硫酸钠化学纯

氨水分析纯

无水乙醇分析纯

硬脂酸分析纯

D60-2F电动搅拌机（杭州仪表电机）

AL204-00电子天平（陕西和平化玻）

SHB-B95型循环水式多用真空泵（郑州长城科技工贸）

KQ-300B超声波洗机（西安上光仪器）

DZ-2BC型真空干燥箱（天津市泰斯特仪器）

FT-IR-8900型红外光谱仪（日本岛津分析仪器公司）

日本理学D/max2400X射线衍射仪

JSM-6700F扫描电子显微镜（日本岛津公司）

氢氧化镁的制备实验

2.2.1 制备纳米氢氧化镁的实验流程

采纳氨水作沉淀剂直接沉淀镁离子制备氢氧化镁，反映如下

MgCl2+NH3·H2O→ Mg (OH)2↓+NH4C1

依照原料的特点，采纳图所示的工艺流程，选择适合的pH值、原料浓度、温度、加料速度、反映时刻、陈化时刻、洗涤方式等条件，制备出超微片状氢氧化镁。

图制备氢氧化镁的工艺流程图

2.2.2沉镁反映中复合分散剂的选用

当氢氧化镁粉体颗粒微细化后，由于颗粒本身比表面积大幅度增大，表面能高，颗粒之间会自发团聚。水介质体系中造成粉体颗粒团聚的缘故要紧有：a分子间力（范德华力）、静电作用、氢键等作用；b量子隧道效应、电荷转移和界面电子的彼此耦合是颗粒极易通过界面发生彼此作用和固相反映而团聚等。以上这些作用使氢氧化镁颗粒之间不断的靠近，总的吸引力大于颗粒之间的同电荷排斥力，进而形成团聚体。

如何解决微细粒子间的团聚问题，是取得良好的分散体系，制得分散

性好的超微粉体的关键。依照以上引发团聚的要紧缘故，能够通过以下两条途径来改善分散体系的分散性能，使其达到胶体化学意义上的稳固状态：a静电位阻作用，确实是使颗粒带上相同符号的电荷，彼此相互排斥；b空间位阻作用，即通过在颗粒表面吸附某种物质如高分子，阻止颗粒的彼此接近[31]。

在咱们的研究体系中氢氧化镁胶粒带有正电，加入阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠，使其吸附在氢氧化镁颗粒表面，增大氢氧化镁颗粒间的静电斥力，使其之间的距离加大，进而减少形成聚集体的概率。另外，加入天然高分子表面活性剂明胶于分散体系中，使其发挥大分子的空间位阻作用。两种表面活性剂组合成复合分散剂，起到静电空间位阻作用[32]。Jianping Lv等探讨了多种复合分散剂对氢氧化镁的分散成效，证明十二烷基硫酸钠与明胶按质量比1：1配比，分散成效最正确[33]。

在实验中，将必然量的十二烷基硫酸钠和明胶按质量1：1溶于水中，制备10％的复合分散剂。

2.2.3 陈化进程

陈化进程又能够称为熟化，本实验中是加入氨水反映后，升高并维持体系必然的温度，使氢氧化镁颗粒形成完好结晶的进程。许荣辉，李海民[34]分析了氢氧化镁絮状沉淀生成的热力学、动力学，提出工艺中升温并保温陈化是制备良好晶形氢氧化镁的关键因素之一，因此陈化进程是超级必要的。陈华时刻和陈化温度是陈化进程中两个重要的因素。这次实验将考察这两个条件对氢氧化镁的阻碍。

2.2.4 洗涤进程

洗涤进程，即将吸附于氢氧化镁颗粒上的Cl-离子尽可能的脱附，提高产品的纯度。李强、高镰[35]等研究了稀氨水洗涤和蒸馏水两种洗涤进程ZnO 前躯体Zn(OH)2分散性的阻碍，证明了稀氨水能减轻Zn(OH)2的团聚现象。

本实验中，洗涤时，先通过稀氨水洗涤后再用无水乙醇洗涤两次，无水乙醇洗涤的目的是尽可能的洗去在氢氧化镁颗粒中的水分子，进而减小在后续干燥进程中氢键所引发的团聚和氢氧化镁的变性。

2.2.5 干燥进程

实验中，为尽可能减少团聚，同时由于氢氧化镁暴露在空气中会与二氧化碳等气体反映而变质，因此采纳真空干燥的手腕进行干燥。