纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺
氢氧化镁阻燃材料的制备与应用研究进展
ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｌ ｆ ａ ｍｅ ｒ ｅ ｔ ａ ｒ ｄ ａ ｎ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ — ｉ ｆ ｎ ｅ ｏ ｒ
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Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｙｎ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍ ａ ｇ ｎｅ ｓ ｉ ｕｍ Ｈ ｙｄ ｒ ｏ ｘ ｉ ｄｅ Ｆｌ ａ ｍｅ Ｒｅ ｔ ａ ｒ ｄａ ｎ ｔ
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氯化镁溶液氨气鼓泡反应制备纳米氢氧化镁_范天博
第61卷 第11期 化 工 学 报 Vo l .61 No .11 2010年11月 CIESC Jo urnal N ov ember 2010研究简报氯化镁溶液氨气鼓泡反应制备纳米氢氧化镁范天博,李 雪,马 超,刘云义(沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142)关键词:氢氧化镁;氨气鼓泡法;形成机理中图分类号:T Q 132.2 文献标识码:A文章编号:0438-1157(2010)11-3025-08Preparation of magnesium hydroxide nanoparticles by bubblin ggaseous ammonia into ma gnesiu m chloride solutionFAN Tianbo ,LI Xue ,MA Chao ,LIU Yunyi(Schoo l o f Chemical Engineer ing ,Sheny ang U nivers ity o f Chemical Techno lo gy ,S henyang 110142,L iaoning ,China )Abstract :M ag nesium hy dro xide nanopa rticles w ere sy nthesized in one step v ia bubbling gaseous ammo nia into magnesium chloride so lution w ithout any m odificatio n .The sam ples w ere characterized w ith scanning electron microscope (SEM ),X -ray pow der diffraction (XRD ),and thermal g ravimetric analy sis -differential therm al analysis (TG -DTA ).T he influence o f reaction time and tem perature o n the mo rpholog y of Mg (OH )2nano particles w as investigated by expe riments ,and based o n the reaction pro cess of bubbling g aseous ammo nia into m agne sium chloride solutio n ,the mo rpholo gy and g row th mechanism of Mg (OH )2nanoparticle s w ere analy zed and discussed .I t w ill be widely used in industry due to its simple pro cess and special mo rpholog y .Key words :magnesium hydroxide ;g aseous am monia bubbling metho d ;grow th m echanism 2010-01-07收到初稿,2010-08-12收到修改稿。
氢氧化镁阻燃材料
氢氧化镁阻燃材料摘要：氢氧化镁是一种无机阻燃材料，具有无毒、低烟、安全等优点，近些年来展示了良好的应用前景。
本文介绍了制备氢氧化镁阻燃材料的组成体系，氢氧化镁的阻燃机理，总结了氢氧化镁阻燃剂的制备方法，及其应用领域和国内外的发展现状。
关键词：氢氧化镁阻燃机理制备方法应用领域发展现状1、氢氧化镁阻燃材料概况氢氧化镁(Magnesium Hydroxide，MH)，，分子式为Mg(oH)2，相对分子质量为58.33。
白色粉末，呈六角形或无定形片状结晶。
氢氧化镁受热分解为氧化镁和水，初始分解温度为340℃，当达到430℃时，分解速度加快，490℃时，分解完全，分解吸热量为0.”kJ/g(44.8kJ/mol)。
生产氢氧化镁阻燃剂的原料有天然矿物原料和液体原料两类，矿物原料主要是含镁非金属矿物，包括水镁石，菱镁矿，白云岩等;液体原料以海水，盐湖卤水，地下卤水为主[1]。
氢氧化镁作为高聚物基复合材料的阻燃填料，已在塑料、橡胶和电缆等材料之中加以应用。
氢氧化镁的阻燃机理被认为是:l)具有比聚合物大得多的热容，故在受热分解前就可吸收大量的热量。
2)受热分解释放出的大量水分(脱水量为30.9%)吸收了大量热量(约1370J/g)，从而降低了聚合物材料表面火焰的实际温度，使其降解速度减慢，可燃气体的产生量减少。
3)分解过程中释放的大量水蒸气可覆盖火焰，降低燃烧面空气中氧浓度并稀释可燃性气体，4)分解后产生的Mgo是良好的耐火材料，覆盖于聚合物表面阻挡热传导和热辐射，从而提高聚合物抵抗火焰的能力，起到隔绝空气和阻止燃烧的作用;高活性的MgO层还能吸附很多物质(包括自由基和碳)，并能促进聚合物材料炭化，促进燃烧时快速形成炭化层[2]。
2、氢氧化镁阻燃材料制备方法氢氧化镁阻燃材料的制备方法主要有两种，一种是对天然矿物水镁石进行粉碎与超细粉碎使其达到所需的粒径后再对其进行表面改性，从而制得氢氧化镁阻燃材料;另一种是利用化学沉淀法，以含有MgC12、MgSO4或者Mg(NO3)2等镁盐成分的卤水等为原料与碱类物料在水介质中反应，生成的Mg(0H):经过洗涤、干燥等工艺得到。
纳米级氢氧化镁阻燃剂的研究现状
【 中固分类号】Ｑ Ｔ ｌ
［ 文献标识码】 Ａ
【 文章编号】 ０一 ５ ００ ３ ０２ ２ １ ７ （ １） － １－ ０ ２ ００ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｓ ａ ｕ ｎ Ｎａ ｍ ｅ ｅ ａ ｎｅ ｉ ｓ ａ ｃ ｔ ｔ ｓｏ ｎｏ ｔ ｒＭ ｇ ｓｕｍ ｙ ｏ ｉ ｅＦｌ ｍ ｅ Ｒｅ ａ ｄａ ｅ Ｈ ｄｒ ｘ ｄ ａ — ｔ ｒ ｎｃ
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高分散性纳米片状氢氧化镁的制备及应用
Ｓ ｖ ｒ ｌｃ ｎ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ａ Ｏ ｓｄ ｒ ｔＯ ｓ ｏ ｈ ｉｅ
烟 风机 、 火灾 报警 系统 等一 主一备 两路 电源 供 电 ， 在末 端 自动切换 。高层 生 活泵 、 电梯 、 道 照 明及 地下 车库 走
应 急 照 明采 用两 路 电源供 电 ， 自动切换 。 （） ２ 消火栓 除在泵 房直 接启 动外 ， 也可 由消火栓 按
（） ４ 所有住 宅 的卫生 间设 局部 等 电位联 接 。
参考文献 ：
［］ 朱 耀 武 ， 筑 设 计 防火 规 范 在 实 际 应 用 中 的 几 个 问题 ［］ 消 防 科 １ 建 Ｊ．
学 与 技 术 ， ０ ５ ２ （ ）５ Ｏ ８ ． ２ ０ ，４ ５ ：８ 一５ ２
（ ） 述各 高 层 的生 活 泵 、 ２上 电梯 、 梯 走 道照 明 以 楼
１ ． ・ 拉 伸 强 度 为 １ ． Ｐ ， 裂 伸 长 率 达 到 １１ ０ 。 ２ ７Ｎ ｍ， ０１ Ｍ ａ断 ５ 关 键 词 ： 热 处理 ；沉 淀 法 ；氢氧 化 镁 水
｜ １
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ＭＨ 是 一种 极性 很强 的无 机化 合 物 ， 常温 条 在
件下 采 用传 统 工艺 合 成 的 ＭＨ 为纳 米 晶体 ， 面 极性 表
较 强 。 于团 聚形 成粒 径 为 １ ～１ ０ 易 ０ ０ ｍ 的二 次 粒 子 ，
在 合成 材 料 中 的分 散性 和 相 容 性很 差 ， 重 破 坏 聚合 严 物材料 的加 工性 能 和 力学 性 能 ， 法直 接 用 于 聚合 物 无
中 图 分 类 号 ： Ｑ１２ ２ Ｔ ４ ， ２ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ３ ． ， Ｕ５ ５ Ｘ９ Ａ
沉淀法制备纳米氢氧化镁
沉淀法制备纳米氢氧化镁的工艺探讨摘要：纳米氢氧化镁是片状结晶，具有典型的纳米片层状结构，在340℃分解而生成氧化镁。
不溶于水，溶于酸和铵盐溶液。
该产品具有纯度高、粒径小，可进行原位包覆改性等优异性能，能更均匀地分散于PA、PP、ABS、PVC等橡胶、塑料产品。
以硫酸镁和氨水为原料，在微波辐射的反应条件下，利用直接沉淀法合成纳米氢氧化镁，并分别考察了不同氨水浓度、硫酸镁溶液浓度、反应时间、微波辐射间歇对氢氧化镁颗粒粒径的影响，并通过XRD、TEM对产物的结构和形态进行表征。
关键词：氢氧化镁；直接沉淀法；纳米Abstract：Nano magnesium hydroxide is flaky crystal, with a typical slice layer structure. Magnesium oxide is generated in the decomposition of Nanomagnesium hydroxide at 340 ℃. It is insoluble in water, soluble in acidand ammonium salt solution. The product has excellent properties suchas high purity, small particle size, modified in situ coating. It can bemore evenly dispersed in the PA, PP, ABS, PVC and other rubber andplastic products. With magnesium sulfate and ammonia as rawmaterials in the microwave radiation conditions, nano magnesiumhydroxide is generated using direct precipitation method. Nanomagnesium hydroxide particle diameter size is investigated in differentconcentration of ammonia, concentration of magnesium sulfate,reaction time, microwave radiation frequency. The structure andmorphology of the as-prepared samples were examined using XRD andTEM.Keyword：Magnesium hydroxide; direct precipitation; Nano1引言1.1纳米氢氧化镁的物化性质纳米氢氧化镁是指通过特殊方法和工艺制备的粒径介于1～100nm的新型氢氧化镁。
纳米氢氧化镁的制备方法
纳米氢氧化镁的制备方法1、直接沉淀法直接沉淀法制备纳米氢氧化镁是向含有Mg2 +的溶液中加入沉淀剂,使生成的沉淀从溶液中析出,最常见的是氢氧化钠法和氨法直接沉淀法操作工艺简单,控制反应条件可制得片状、针状和球形的纳米氢氧化镁粉体。
2、均匀沉淀法均匀沉淀法不是直接加入沉淀剂,而是向溶液中加入某种物质,使它与水或其它物质发生化学反应生成沉淀剂,沉淀剂在整个溶液中均匀生成,从而使反应在溶液中均匀进行。
均匀沉淀法制备纳米氢氧化镁一般是用尿素和可溶性镁盐反应3、反向沉淀法直接沉淀反应法是把沉淀剂加入盐溶液，这样由于溶液pH 变化将引起沉淀颗粒的ξ电位经历由正到负的过程,而当颗粒表面电荷为零时颗粒会发生二次凝聚,导致颗粒团聚长大。
反向沉淀法是把盐溶液加入到碱性沉淀剂中,使反应体系的pH 始终处在碱性范围内,使氢氧化镁颗粒表面始终带负电,有效地避免了团聚体的产生,从而可获得粒度小、分布均匀的纳米氢氧化镁颗粒。
4、沉淀- 共沸蒸馏法液相法制备纳米Mg (OH) 2 的团聚问题一直没有得到很好的解决,加入分散剂可以有效防止液相反应阶段的团聚,但由于Mg (OH) 2 颗粒表面吸附水分子形成氢键,OH 基团易形成液相桥,导致干燥过程中颗粒结合而产生硬团聚。
采用非均相共沸蒸馏干燥技术可有效脱除颗粒表面的水分子,从而更有效地控制团聚。
选择的共沸溶剂要能与水形成共沸混合物,共沸条件下蒸汽相中含水量大,其表面张力要比水小。
此外,它本身的沸点要尽可能的低。
常用的共沸溶剂是一些醇类物质,如正丁醇、异丁醇、仲丁醇和正戊醇等。
戴焰林等将制备的Mg(OH) 2沉淀用一定量的正丁醇打浆,于93 ℃共沸蒸馏, 体系温度由93 ℃升高到正丁醇的沸点117 ℃的过程中水分完全蒸发，在117 ℃下继续蒸发除去正丁醇,最后得到了粒径为50～70 nm 的片状氢氧化镁。
但由于正丁醇会对环境造成一定的污染，并且正丁醇的回收也比较麻烦，因此,要想实现工业化生产还有一定的难度。
氢氧化镁制备
氢氧化镁阻燃剂生产方式有两种：一是利用化学合成法，即通过利用含有氯化镁的卤水、卤矿等原料与苛性碱类在水介质中反应，生成的氢氧化镁经过滤、洗涤干燥就可得到；另一种方式是通过天然矿物水镁石经磨细到所需粒度制得。
氢氧化镁的制备：先配制50％(质量分数)化镁溶液和20％(质量分数)的氢氧化钠溶液两者按n(MgCl2)：n(NaOH)=1搅拌混合5min，然后倒入1000mL的高压釜中拌，升温到180℃恒温搅拌8h。
之后快速冷却，用蒸馏水洗涤、抽滤多次后，将所得膏状物在(1055)℃下烘干得到氢氧化镁(MH)白色粉体产品。
由于盐田产水氯镁石中含有少量泥沙等不溶性杂质，制备氢氧化镁之前必须对其进行除杂预处理。
其方法是将水氯镁石加入到一定量的去离子水中，在低温度下搅拌溶解成饱和氯化镁溶液，过滤除去悬浮物杂质。
取过滤除杂后饱和氯化镁溶液，用适量去离子水稀释成含Mg2+3～4mol／L的卤水，氨水浓25％，沉镁反应时氨水和卤水同时滴加到带有搅拌置的反应器中，该反应器预先加入有一定量由氨水与氯化铵配制成的反应底液(pH为11)。
通过控氨水与卤水的滴加速度来控制反应体系的pH=11不变，反应温度为55℃。
反应生成的Mg(OH 过滤分离后用稀氨水和无水酒精先后各洗涤三次。
然后置于无水酒精中，采用超声波分散。
过滤分离后在真空干燥箱中于60℃条件下进行真空干燥，得到白疏松的超细氢氧化镁粉末。
将净制好的卤水(MgCl2)2L置放于5L的烧杯中，搅拌，同时滴加相等体积的NaOH溶液，卤水与NaOH溶液物质的量比为1：2，滴加时间1h，得到Mg（OH）2浆液。
一步法将卤块加水溶解，精制卤液打入反应釜中，加水调至要求的浓度后升温到50~70℃；一定浓度的氨水在混合槽中加入一定量的表面处理剂，在搅拌下溶解时间1h左右。
然后慢慢地将氮表面处理剂溶液加入到反应釜中进行反应，反应温度50~70℃，反应时间1~2h。
待氨处理剂溶液加完后，提高反应液温度到80~90℃，恒温处理2~3h后，放料进行过滤、干燥、粉碎，制得氢氧化镁阻燃剂产品。
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2009年第1期 青海师范大学学报(自然科学版)Journal of Qinghai Norm al U niversity(Natural Science)2009No.1纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺王书海,温小明(青海师范大学化学系,青海西宁 810008)摘 要:本文主要研究了湿法纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺过程,对制得纳米氢氧化镁阻燃剂进行测试,并将粉体添加到软质PVC体系中测定该体系的活化数、氧指数、拉伸强度和断裂伸长率等.通过单因素优选法和正交试验法分析,结果表明,最佳的工艺条件:聚乙二醇(PEG)为分散剂,硬脂酸为改性剂,分散剂的用量为2 5%,改性时间为90min,改性温度为70 ,改性剂用量为5%(质量分数);添加了纳米氢氧化镁阻燃剂粉体的软质PVC体系的阻燃性能有了显著提高,同时减少了氢氧化镁添加剂的用量和降低了对体系机械力学性能的影响.关键词:氢氧化镁;阻燃剂;纳米;表面改性;分散剂中图分类号:O157 5 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2009)01-0043-050 引言随着有机高分子材料的迅速发展和广泛应用,有机物的易燃性和燃烧后放出大量的 卤烟 越来越受到人们的关注.无机阻燃剂的研究被提上日程,无机阻燃剂氢氧化镁由于其分解温度高(340 ~ 490 )、无毒、无烟、抗酸、无腐蚀性、价格便宜等[1]优点受到人们的欢迎.但由于氢氧化镁其表面的强极性的,自身容易聚合.添加到有机材料中很难使其均匀分散,而且界面难以形成很好的结合.通常氢氧化镁阻燃剂在较高的填充量下(填充量高达60%[2])才有较好的阻燃效果,但较高的填充量下有机材料的机械性能和成形性急剧下降.很难在两者之间中和,氢氧化镁的超细化和表面改性成为制约氢氧化镁阻燃剂大量应用的关键.李克民[3]通过用偶联剂对氢氧化镁表面改性处理添加到有机高分子材料中取得了较好的效果,显著的提高了有机高分子材料的阻燃、抗酸等性能.改性后的氢氧化镁一般颗粒较大,很难在有机高分子材料中达到较好分散的效果.何昌洪、张密林等[4]人以氯化镁和氨水为原料制得了粒径100nm~ 150nm的纳米氢氧化镁,较小颗粒的氢氧化镁由于表面强极性很容易二次聚合,易胶结,洗涤过滤困难,而且收率较低.刘立华、宋云华等[5]人选择了几种常用的表面改性剂对纳米氢氧化镁进行湿法表面改性处理,降低了对有机材料机械力学性能的影响,但制备纳米氢氧化镁条件较为苛刻,工艺较为复杂.本文首次通过把湿法制得纳米氢氧化镁并不将其从体系中分离,直接在水溶液体系中对其进行包裹改性处理,可以有效的防止了纳米氢氧化镁的二次聚合和胶结.同时通过对不同的试剂和反应条件进行试验,确定了制备纳米氢氧化镁阻燃剂的最佳工艺条件.1 实验1 1 主要原料和仪器1 1 1 原料和试剂氢氧化镁粉末(由青海镁业有限公司提供;d>10um);聚乙二醇(PEG),(分子量6000上海化学试剂采购供应站);硬脂酸,(大连大平油脂化学有限公司);硬脂酸钠,(常州市环琦贸易有限公司);十二烷基苯磺酸钠,(上海英鹏化学试剂有限公司);钛酸酯偶联剂,(南京能德化工有限公司);十二烷基硫酸钠、收稿日期:2008-04-09作者简介:王书海(1986-),男(汉族),江苏徐州人,2007级研究生,研究方向:材料添加剂研究.青海师范大学学报(自然科学版)2009年甲基戊醇、聚丙烯酸;(均为南京米勒化工有限公司),以上药品均为分析纯.1 12 主要仪器数显恒温水箱H H -2(上海济成分析仪器有限公司);数字控制搅拌器P4(德国IKA);蠕动泵(上海摩速科学器材有限公司).1 2工艺流程图1 3 应用试验试验基础配方:软质PVC100g,复合稳定剂4g,邻苯二甲酸二异辛酯(DOP)增塑剂50g ,纳米氢氧化镁阻燃剂粉体40g.试样制备:将改性后纳米氢氧化镁粉体按实验配方用高搅机预混,在上海橡胶机械厂生产的型号为SK-160B 双辊筒炼塑机上将物料混炼,辊温控制在(150 5) ,塑炼时间为6~8min,压制特定的形状[6].1 4 性能测试(1)粒径测试按操作规程制样后,在M alvenr 激光衍射粒度分析仪上测定M g(OH )2粒子的表观粒径及分布.(2)活化度的测试[7]没有改性的氢氧化镁表面是极性的,在水中自然沉降;改性后的氢氧化镁是非极性的,并且具有很强的疏水性,在水中由于具有比较大的表面张力使其在水面上漂浮不沉.称取5g 改性后的粉体样品,研细.然后加入到盛有100ml 蒸馏水的烧杯中,搅拌,静置24h.将沉降于烧杯底部的样品过滤,抽干,干燥.用原样品的质量减去沉降于烧杯底部的样品质量,即可得到飘浮部分的质量,由下式即可计算出活化指数H.活化指数H =[样品中飘浮部分的质量(g )/样品的总质量(g )] 100%(3)氧指数燃烧性能测试氧指数是指将试样处于流动的氧气和氮气的混合气氛中,测定刚好能维持有烟燃烧时的最小氧浓度,以体积百分数表示[8].氧指数测定所用试样的尺寸为100mm 6 5mm 3m m,按GB2406-80标准在H C-2型氧指数测定仪上进行测试.(4)机械力学性能测试拉伸样条用特定的模具制成哑铃型的标准样条[8],按GB1040-79标准在万能材料试验机测定其拉伸强度和断裂伸长率.最大负荷N-500N,拉伸速度为50m m/m in .2 试验结果与讨论2 1 分散剂的影响粒度的降低有助于改善氢氧化镁在有机高分子材料中的分散,降低界面之间的不相容性,提高复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,从而增强复合材料的力学性能[9].影响粒径大小的因素主要有分散剂的类型与用量.2 1 1 分散剂类型的影响取M g(OH )2颗粒10g,溶于5m ol/L 的盐酸中,加入不同类型的分散剂2 5%(与氢氧化镁的质量比),搅拌30min 后用蠕动泵以25m l/m in 的速度加入氨水溶液,氨水过量20%.滴加完后继续搅拌2h.过滤、烘干、研细、测试.测试结果见表1.44第1期王书海,温小明:纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺表1 不同类型分散剂对氢氧化镁粒径的影响分散剂类型十二烷基硫酸钠聚乙二醇(PE G)甲基戊醇聚丙烯酸粒径分布(n m)157-6245-55200-120143-58多次测试结果表明添加聚乙二醇(PEG)分散剂时,可以得到粒径分布均匀,尺寸较小的纳米氢氧化镁添加剂.2 1 2 分散剂用量的影响在固定的试验条件,在不同PEG用量时进行试验、分析,选择其最佳用量.图1 不同浓度聚乙二醇(PEG)时M g(OH)2的粒径由图1可见随着聚乙二醇(PEG)的添加量的增加M g(OH)2的粒径逐渐减小,但当聚乙二醇(PEG)增加到2 5%以后M g(OH)2粒径变化几乎接近水平,聚乙二醇(PEG)分散剂的最佳加入量为2 5%.2 2 改性剂的影响不同改性剂在改性条件为:温度为70 ,时间为90min,Mg(OH)2料浆比为1:5,转速1000r/min,改性剂的添加量5%(改性剂与Mg(OH)2的质量分数)进行改性.测定改性后的活化指数.测试结果见表2.表2 不同改性剂时的活化指数改性剂的类型硬脂酸硬脂酸钠十二烷基苯磺酸钠钛酸酯偶联剂活化指数H(%)99 85%95 46%84 32%78 69%从表2中可以看出硬脂酸对纳米M g(OH)2的改性效果最佳.2 3 改性时间、温度、料浆比、搅拌转速和改性剂的添加量的影响将制得的纳米Mg(OH)2沉降,倒去上层清液调整料浆.以硬脂酸为改性剂,在不同的温度、料浆比等条件下制备纳米M g(OH)2阻燃剂,并将制得的纳米M g(OH)2阻燃剂添加到PVC材料中测定其机械强度等性质.实验过程中,为了确定最佳工艺条件,利用正交试验对改性时间A、温度B、料浆比(Mg(OH)2质量与水的质量之比)C、搅拌转速D和改性剂的添加量E进行了考察,这5个因素的变化范围见表3.45青海师范大学学报(自然科学版)2009年46表3 因素水平变化范围水平A时间(min)B温度( )C料浆比D搅拌转速(r/min)E改性剂用量(%) 130501 38002%260601 510003%390701 712004%4120801 1014005%本研究以改性后的纳米Mg(OH)2的添加到软质PVC材料后的氧指数、抗压强度等评定为目标值,对改性时间、温度、料浆比、搅拌转速等进行了正交优化,并选择了正交表L16(45)以硬脂酸改性剂安排实验,试验方案和试验结果进行优化分析.表4 正交试验结果编号A B C D E氧指数(%)拉伸强度(M pa)断裂伸长率(%)活化指数(%) 11111124 3%13 2132%92 1% 21222226 1%16 3153%93 1% 31333326 7%17 2172%97 4% 41444426 9%17 4193%98 2% 52123428 8%19 4104%99 6% 62214327 0%17 6182%97 8% 72341227 3%16 8161%95 6% 82432125 2%15 3143%92 3% 93134225 6%15 6158%95 2% 103243126 8%14 5147%92 8% 113312428 8%18 9189%99 3% 123421327 8%17 6176%98 5% 134142326 3%16 8171%98 2% 144231427 9%17 2195%98 9% 154324126 3%14 8143%94 3% 164413226 8%14 6159%96 2%表5 正交试验结果极差分析氧指数(%)拉伸强度(M pa)项目A B C D E A B C D E26 0026 2526 7326 8325 6516 0316 2516 0816 2014 4527 0826 9527 2526 6026 4517 1816 3817 0316 8315 8327 2527 2825 9527 2826 9516 6516 9316 3316 4317 3026 8326 6826 8326 4527 6015 8516 2316 3816 3517 131 251 031 780 831 951 330 700 950 622 85断裂伸长率(%)活化指数(%)项目A B C D E A B C D E162 5166 3165 5166 0141 394 8596 2896 3596 2892 88172 5169 3169 0164 0157 896 3595 6596 3895 7395 03167 5166 2167 0170 5175 396 5096 6595 9596 5097 98167 0167 8168 0169 0184 896 9096 3096 2096 3897 3810 03 03 55 543 52 051 000 430 725 10综合以上数据分析知,要获得性能较好的那么氢氧化镁阻燃剂的最佳组合A3B3C2D2E4,而A3B3C2 D2E4并未出现在实验中,做了补充试验,重复结果见表6.第1期王书海,温小明:纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺47表6 补充试验结果编号氧指数(%)拉伸强度(M pa)断裂伸长率(%)活化指数(%)127 917 1816999 8228 516 9517299 7328 317 0412099 6428 217 0816799 7从表4中试验结果可以看出,实验获得了预期效果,重现性也很好.3 结论(1)制备纳米氢氧化镁阻燃剂的工艺为:以聚乙二醇(PEG)为分散剂,硬脂酸钠为改性剂,分散剂的用量为2 5%,改性时间为90min,改性温度为70 ,改性剂用量为5%(质量分数);制备的纳米M g(OH)2阻燃剂能有效的改变有机高分子材料的性能,而且降低了普通氢氧化镁对材料的影响.(2)该方法操作简单、可靠,污染小,可以连续工业生产.制得的纳米氢氧化镁可以添加到有机高分子、油漆等材料中可以起到较好阻燃效果.参考文献:[1] 李召好,马培华,李法强.阻燃型氢氧化镁表面改性研究[J] 海湖盐与化工,2004,34,(3):14-16.[2] horns by p R,M thupha A Analysis of fire retardancy in m agns ium hydr oxide filled polypropylene com posites[J] Plastics,rubb eran d com posites process ing and Applications,1996,25,(7):347-355[3] 李克民.氢氧化镁表面处理及应用[J] 塑料加工,1996,24,(4):36-39.[4] 何昌洪,张密林,刘俊国.纳米氢氧化镁的合成方法[J].盐湖研究,2004,12,(2):33-38.[5] 刘立华,宋云华,陈建铭,等.纳米氢氧化镁表面改性研究[J].化工进展,2004,23,(1):76-79[6] 李梅,李志强,应韬.M g(OH)2复合阻燃剂在PVC中的应用[J].塑料工业,1997,(5):96-99.[7] 李克民,张莉.氨法制取氢氧化镁阻燃剂实验报告[J].无机盐工业,2001,33,(2):14-16.[8] WANG Zh eng-zh ou(ZE正洲),QU Bao-jun(瞿保钧),FAN Wei-ch eng(范维澄),etc.Studies on surface modifiers in M g(OH)2flam e retarded polyethylene(表面处理剂在氢氧化镁阻燃聚乙烯体系中的应用)[J].J ou rnal of Functional Polym ers(功能高分子学报),200l,14(1):45-48[9] 张琦,田明,吴友平,等.氢氧化镁粒径对其填充三元乙丙橡胶复合材料力学性能和阻燃性能的影响[J].合成橡胶工业,2004,27(6):368-373Nanometer Magnesium Hydroxide Burning inhibitor Preparation CraftWA N G Shu-hai,WE N X iao-ming(Chemistry Departm ent of the Qinghai Norm al University,Xining81008,China) Abstract:M ainly has studied the aqueous m ethod nano meter m ag nesium hydrox ide burning inhib-i tor preparation technolog ical process,carries on the attribute to the sy stem nanometer magnesium hy-dro xide burning inhibitor,and increases the pow der body to the soft nature PVC system in determ ines this system's activ ation num ber,the ox yg en index,the longitudinal str ength and the br eak elongatio n ratio T hrough the sing le factor cookbook and the o rthog onal testing m ethod analysis,indicated fina-l ly,best techno logical co nditions:Polyethy lene g lycol(PEG)is the disper sing ag ent,the stearic acid is the modifier,the disper sing ag ent amount used is2 5%,the modified tim e is90min,the mo dified temperatur e is70 ,the modifier amount used is5%(quality score);Increased the prepar ation nano-meter m ag nesium hydr oxide burning inhibitor pow der body's soft nature PVC sy stem's being flame-resistant per for mance to have the remarkable enhancem ent,simultaneously reduced the m ag nesium hydrox ide chemical additive amo unt used and reduced to the sy stem m echanical mechanical proper ties influenceKey w ords:mag nesium hy dro xide;flame retardants;nanometer;surface modification;dispersing a-gent。