大连理工大学科技成果——水镁石基复合阻燃剂制备技术

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大连理工大学科技成果——复合结构纳米碳催化新材料和新技术

大连理工大学科技成果——复合结构纳米碳催化新
材料和新技术
一、产品和技术简介：
基于碳结构形式多样，基础结构单元多变，组合形态丰富的特点，建立了数种制备新结构高性能复合结构纳米碳催化材料的新方法和新技术，可用于乙苯氧化脱氢、催化选择氧化、催化选择加氢、氢甲酰化等高效选择催化反应。

催化剂材料的特点：
1、催化活性和选择性可调；
2、催化材料的维数和整体性可调：既可制备用于间歇反应器的粉末催化材料，亦可制备适于连续化生产的3D整体式催化材料。

3、催化材料的性质可调：能够制备出高活性的固体乳液催化剂。

4、催化材料的结构和组成可调：具有比表面积高，活性组分利用效率高，易于回收分离等优点。

二、应用范围和生产条件：
复合结构纳米碳催化剂材料或催化剂载体材料可以用于加氢、氧化、脱氢、还原等催化技术领域。

热处理设备、高压/常压反应设备等。

三、获得的专利等知识产权情况：
具有自主知识产权。

四、配图：。

复合型阻燃剂的合成及性能分析

典型的水滑石（Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３ ·４Ｈ２Ｏ）是一种天然存在的矿物。天然水滑石是层状双金属氢氧化物，主要由Ｍｇ（ＯＨ）２八面体相互共边形成层状结构，层与层之间对顶地叠在一起，层间通过氢键缔合。当层状结构中的Ｍｇ２＋部分被半径相似的阳离子（如Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｒ３＋）取代时，会导致层上正电荷的积累，这些正电荷被位于层间的负离子（如ＣＯ３２－）平衡，水以结晶水的形式存在于层间的其余空间，形成有序层柱状结构，如图１所示。这种独特的层状结构使其有很好的热稳定性和较大的比表面积，通过调变金属阳离子和阴离子种类，其化学和物理特性随之而变，获得不同性能的类水滑石材料。
关键词：镁铝水滑石；磷酸二氢铵；共沉淀法；离子交换；阻燃剂；Ｘ射线衍射；扫描电镜；协效作用
中图分类号：Ｘ９２４．４，ＴＱ３１４．２４８文献标志码：Ｂ文章编号：１００９－００２９（２０１６）０５－０６７２－０３
１水滑石简介１．１水滑石的结构和组成
至分散均匀，在普通的牛皮纸上进行手工涂布，将涂覆后的牛皮纸置于５０ ℃烘箱中干燥２４ｈ，干燥后测得阻燃剂混合组分平均涂覆率为５８．６ｇ／ｍ２。３．３氧指数、垂直燃烧测试３．３．１氧指数法
测试时温度２５ ℃，相对湿度５８％。以丁烷为点燃气体，采用阻燃纸和纸板燃烧试验仪测定其燃烧时间和燃烧长度。对６０ ℃ 时未进行矿化的镁铝水滑石与磷酸二氢铵复合后的样品进行了氧指数的测定。表１、表２为燃烧性能试验－氧指数法的原始数据记录。

水镁石制取氢氧化镁阻燃剂的实验研究

一、前言近年来,氢氧化镁作为一种新型无机化工产品,在国外得到迅速发展,在氢氧化镁众多的用途中,发展最快,倍受工业界瞩目的是氢氧化镁作为阻燃剂在高分子材料中的应用。

高分子材料工业是迅速发展的行业,高分子材料在工业、农业、国防、建筑、民用各个领域有大量广泛的应用。

然而,合成高分子材料大多可燃易燃,火灾的危害已成为一个严重的社会问题。

火灾的频发迫使人们对各种合成材料提出阻燃要求。

随着阻燃法规的健全和阻燃技术的发展,人们对阻燃剂的要求越来越高,阻燃剂用量越来越大。

传统的高分子材料采用氯类、溴类、磷类、锑类作阻燃剂,该类阻燃剂受热后产生Cl-或Br-,C1-或Br-与高聚物热分解产物H+反应生成稳定的化合物HCl,抑制燃烧的连锁反应,阻断燃烧,但该类反应同时放出的大量的烟雾和卤化氢气体,刺激人们的眼睛和呼吸系统,阻碍人们逃离现场,妨碍现场的灭火和抢救工作,并且腐蚀损坏设备,造成财产损失。

专家统计,世界上因火灾事故而死亡的人中,90%以上是因为高分子材料燃烧发出的烟雾和毒性气体使人窒息而死,并非明火烧身。

由于现代在高层建筑、地铁、船舶中广泛使用着高分子聚合材料,燃烧时浓烟,卤化氢气体造成的危害已引起人们的高度重视,发展低烟、无毒、无卤“绿色”阻燃剂已成为一种趋势。

氢氧化镁阻燃剂应运而生,是伴随高分子材料迅速发展、满足人们环保要求的新型阻燃剂。

近年来,随着阻燃法规的健全和阻燃技术的发展,国内市场对阻燃剂的需求也在逐年增加,被称之为“绿色材料”的低烟、无毒、无卤阻燃剂更得到专家学者们的关注。

我研究所95年根据市场信息开始了本项目的研究开发工作,近年来在同国内外市场的磋合中进一步完善和深化了本项研究。

利用我国优势的水镁石矿物资源,采用精选—超细粉碎—表面改性—复合处理技术,制备出的氢氧化镁阻燃剂能满足PVC、EVA、PE、EPDM等各类高分子材料的应用要求,制备的复合材料产品性能指标达到国家标准。

二、氢氧化镁阻燃机理、工作难点及本项目研究内容1.氢氧化镁阻燃机理氢氧化镁,氢氧化铝、水滑石、铝酸钙同为无机填料型矿物阻燃剂,它们均在受热时分解并放出水蒸汽,该类材料能用于高分子材料作阻燃剂,就是利用这一特性。

大连理工大学科技成果——用于脱色废水的无机混凝剂FMC制备技术

大连理工大学科技成果——用于脱色废水的无机混凝剂
FMC制备技术
一、产品和技术简介：
本技术是利用铁镁等金属离子聚合制备的用于颜料废水混凝脱色剂，与常规的PAC相比性能提高30%以上。

二、应用范围和生产条件：
废水处理系统。

加热、搅拌设备等普通化工设备。

三、获得的专利等知识情况：
专利授权
四、规模与投资、成本估算：
200万元年产能力100万吨
3-10元/公斤。

五、提供技术的程度和合作方式：
技术服务。

六、产业化程度
经过实验室详细的研究和测试，根据需求如果进行中试更好，也可以直接生产或工业设计。

水镁石粉湿法超细制备和表面改性一体化研究

多得的绿色环保阻燃剂，近年来已经成为阻燃剂产业中发展较快的品种［３２１，。但水镁石用做阻燃剂又存在以下
缺点：一是阻燃效率较低，要达到较好的阻燃效果就必
０１３；７０．３５０ ℃烧失量：２．。Ｄ０．４ｔ８２７５为０９１．ｍ，Ｄ９为０
生成的氧化镁化学性质稳定的优点，因此它是一种不可
２实
ห้องสมุดไป่ตู้验
２１实验原料、试剂、设备．辽宁丹东某矿业公司提供的水镁石粉，化学组成如
下（）％：ＭｇＯ－６．４；Ｃａ４０Ｏ：１０；ＳＯ２．５；Ｆ２：．２ｉ－５６６ｅ０３
关键词：水镁石；超细；表面改性；一体化
中图分类号：Ｔ３Ｂ２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０．７１２０）０１９３（０７增刊．８９０２１．３
１引言
水镁石的主要成份为氢氧化镁，是自然界中产出它的一种含镁量较高的矿物【。它可以用作聚合物材料的】】阻燃剂，在应用时依靠化学分解吸热以及释放出的水而起到阻燃作用，具有无毒性、不腐蚀加工机械、分解后
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丰世凤等：水镁石粉湿法超细制备和表面改性一体化研究
水镁石粉湿法超细制备和表面改性一体化研究木
丰世凤，宁桂玲，李鑫，林源
（大连理工大学化工学院，精细化工国家重点实验室，辽宁大连１６１）１０２

水镁石阻燃剂的阻燃机理概述

水镁石阻燃剂的阻燃机理概述水镁石，又称“氢氧镁石”，为白色、灰白色或淡黄色的半透亮晶体状矿石，是自然界中含镁较高的矿物之一，典型的低热液蚀变矿物。

水镁石中含MgO69.12%，H2O30.88%，相对分子量58.32，密度2.38—3.4，折射指数1.581，分解温度340℃（脱水分解），与方解石、水菱镁矿、方镁石等共生，又或存在于白云岩中。

在已发觉的矿床中，有两种类型的水镁石，即块状水镁石和纤维水镁石。

水镁石的结构为理想的八面体片，属六方晶系矿物，具有明显的层状结构，其中的（OH—）为六方型紧密聚积，每一个单元由两层OH—与夹于其间的一层Mg2+构成，层间由很弱的氢氧键相连，因此易与水形成氢键，能在水中呈悬浮液。

水镁石经超细粉碎并作表面处理制取无机无卤阻燃剂是近来几年备受关注的热点课题。

氢氧化镁是近年来开发的一种新型无机阻燃剂，具有阻燃、消烟、防滴、填充等多重功能，与同类无机阻燃剂相比，它是一种添加型高抑烟阻燃剂，具有更好的抑烟效果。

通过对水镁石粉体表面改性，水镁石具有与合成氢氧化镁相同的热行为。

在填充量为40wt%以上时，水镁石复合材料具有明显的阻燃抑烟效果。

氢氧化镁也是一种新型的无卤阻燃剂，它的分解温度高、热稳定性好、无毒无烟、抑烟效果明显且不产生二次污染，可以作为高性能无机阻燃剂应用于高分子材料中。

氢氧化镁超细粒子还可成为功能性高分子复合物和纤维加强物质与其它制剂复合使用，可以改善高分子材料的其它性能，如机械强度，软化温度，制品表面亮度，绝缘性能，抗静电性能。

水镁石可广泛用于阻燃聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、ABS及其共混物、乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）、HIPS、PA、聚酰亚胺、含氟聚合物、环氧树脂、橡胶、涂料等。

另外，水镁石也常与其他阻燃剂共同阻燃复合材料，从而获得更好的阻燃效果。

水镁石与氢氧化镁具有相同的阻燃机理，反应方程式如以下公式所示：Mg（OH）2MgO+H2O水镁石的阻燃机理重要有以下几点：（1）分解释放出的水汲取大量热量，从而降低了阻燃聚合物材料表面火焰的温度，延缓其降解或使之难燃；（2）产生的大量水蒸气可以覆盖火焰，降低燃烧区可燃气体和氧气的浓度；（3）分解生成的产物是氧化镁保护膜，在聚合物表面起着热传质屏障层的作用；另外氧化镁还可以中和燃烧过程中所产生的酸性和腐蚀性气体；（4）水镁石还可以把聚合物分解产生的CO转化成CO2，从而削减有毒可燃性气体的产生。

水镁石—作为阻燃剂的性状分析

率为９％以上．０
２结果与讨论
分别得到各自的谱图，１红外光谱图，２为Ｘ光衍射谱图．３水镁石，析纯ＭｇＯ２的ＤＣ谱图．图为图图为分（Ｈ）Ｓ从图１中我们可知．十吸收峰主要在３７０— ０ｍ‘ 和６０６ｍ一两个范围，与文件记载的ＭｇＯ２两０３６０ｃ。０ —３０ｃ这（Ｈ）的吸收光谱及其相近．
升温：０ｍｎ常压空气气氛；比物：０；标物：ｎ１￣／ｉ；参Ａ３定Ｉ１２ｘ光衍射仪．Ｂ８Ｄ０型ｘ光衍射仪，算机自动收集谱图处理数据．试样研磨戚小于２０目的粉末，一直径小于０７ｍ的管计将０取．ｍ子，将粉末试样填充进去，固定好．并操作条件为：样布宽（０度）．２；描方式：续；描速度（。／ｉ）４０；数定时（）０ｓ靶：Ｃ；滤片：采２，００扫连扫２度ｍｎ．０计６１；ｕＮ；ｉ电压：０ｋ电流：０ｍ４Ｖ；２Ａ．１３红外光谱．
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第２５卷第２期
２０年６月０２
自然ｕｌＪｕａｏＬｏｉｏｍｌｎｅ（ｙＮｔａ）ｉｃＥｉｏ）ｏｒｌｆｉｎ宁Ｎ范太学学报ｓ（ａｒｃｎｄｉｎａ辽ｇ师ｒａＵｉｒｔ科学版Ｓｅｅｔｎｎｖｉ
．
种物质 —— 水镬石作了Ｄｓ（示热分析）ｘ射线衍射和红外光谱测定，过分析，出水镁石可作为氢氧化镁替ｃ差、经得

聚苯乙烯悬浮聚合包覆水镁石及阻燃环氧树脂的研究

第３６卷第６期
２０１３年１１月
非金属矿
Ｎｏｎ－ＭｅｔａｌｌｉｃＭｉｎｅｓ
Ｖｌ０１．３６Ｎｏ．６Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１３
聚苯乙烯悬浮聚合包覆水镁石及阻燃环氧树脂的研究
洪晓东代文娟肖阳梁
（１辽宁工程技术大学材料学院，辽宁阜新
兵
１１０１４２）
１２３０００；２沈阳化工大学材料学院，辽宁沈阳
摘
要
采用悬浮聚合法制备了聚苯乙烯（ＰＳ）包覆水镁石（ＭＨ）阻燃剂，通过ＳＥＭ照片可观察到微胶囊ＭＨ颗粒粒径明显增大，颗粒表
面包覆一层鳞片状褶皱形壳材料；ＦＴＩＲ证实包覆的ＭＨ中含有Ｐｓ特征峰并存在ＭＨ特有的羟基和Ｍｇ。Ｏ键吸收峰。研究了包覆ＭＨ阻燃环氧
树脂的力学及阻燃性能。结果表明，随着阻燃剂用量的增加，氧指数呈逐渐上升趋势，垂直燃烧时间逐渐降低。当阻燃剂填加３０％时，包覆ＭＨ阻燃材料的氧指数为２５３％，比普通ＭＨ阻燃试样增加０＿８百分点，垂直燃烧熄灭时间略低于ＭＨ阻燃材料；包覆ＭＨ阻燃材料的拉伸强度和冲击强
ＨｏｎｇＸｉａｏｄｏｎｇＤａｉＷｅｎｊｕａｎＸｉａｏＹａｎｇＬｉａｎｇＢｉｎｇ
（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１２３０００；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１１０１４２）ＡｂｓｔｒａｃｔＢｒｕｃｉｔｅ（ＭＨ）ｌａｆｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｗａｓｃｌａｄｗｉｔｈｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ（ＰＳ）ｂｙｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＳＥＭｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｉｚｅｏｆＭＨ

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大连理工大学科技成果——水镁石基复合阻燃剂制备技术
一、产品和技术简介：
水镁石（主要成分为氢氧化镁）作为新型环保无卤固体阻燃剂具有非常优秀的抑烟功能，当应用于有机高聚物阻燃填料时，通常达到20%左右的填充量时即可满足抑烟要求，但要达到60%以上的填充量才能具有比较良好的阻燃性能，高填充量导致了高聚物材料力学性能的显著下降，降低了材料的稳定性。

本成果针对水镁石与高聚物相容性差以及阻燃效率低等问题，实现了高性能高效的镁基复合阻燃剂制备，通过采用表面包覆技术，实现了氮镁磷复合高效高性能复合阻燃剂的制备。

发明了系列新型镁基、镁氮磷系阻燃剂制备技术，制备了适应不同应用领域的阻燃剂产品；发明了纳米包覆发泡技术制备镁基高强度泡沫材料，可应用于建筑节能和保温隔音材料；制备了系列镁基工程塑料填料，可以用于电线电缆、板材、汽车内饰材料等领域应用。

二、应用范围和生产条件：
制备的氢氧化镁阻燃剂适应EVA的加工温度，应用于EVA40%填充量时拉伸强度10.03MPa、断裂伸长率719.0%、极限氧指数32，符合电缆料护套的行业标准；制备的镁氮磷复合阻燃剂可适应POE的加工温度，应用于POE50%填充量时，拉伸强度16.55MPa，断裂伸长率858.2%，极限氧指数32.5，符合电缆料护套的行业标准。

三、获得的专利等知识产权情况：一种制备超纯氧化镁粉体的方法，ZL2009100103990；一种基于水镁石制备高纯氢氧化镁纳米晶的
方法，ZL201010161760.2；一种基于水镁石制备碱式硫酸镁晶须的方法，2010103007。

四、配图：
图一系列水镁石基阻燃剂产品。