[发明专利]氢氧化镁/二氧化硅复合无机阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢氧化镁无机阻燃剂的制备方法，具体涉及一种模板法制备的核壳结构 球形氢氧化镁/二氧化硅复合无机阻燃剂的制备方法，属于复合无机阻燃剂范畴。

背景技术

近年来，出于保护环境和人类生命健康的考虑以及欧美国家对卤系有机阻燃剂使用的严 格限制，环境友好的无机阻燃剂的研究、生产和应用形势已迫在眉睫。我国丰富的镁资源使 国内氢氧化镁阻燃剂具有广阔的研究和生产前景，发展潜力巨大。

从上世纪九十年代，人们开始关注氢氧化镁阻燃剂，国外已经逐步形成产业化，国内也 已经有大量关于镁系列阻燃剂报道。多利用菱镁矿、卤水或海水为原料，沉淀-水热法制备得 到片状、针状氢氧化镁；也有利用碱式氯化镁、硼镁肥、碱式硫酸镁等与碱反应并水热处理 得到氢氧化镁晶须、纤维或纳米管；还有用水热法将氧化镁水和制备氢氧化镁。近些年，氢 氧化镁复合阻燃剂的研究得到重视。将氢氧化镁与聚合物复合得到复合阻燃剂，以及氢氧化 镁与氢氧化铝共沉淀或氢氧化镁包覆氢氧化铝得到氢氧化镁铝复合无机阻燃剂。

目前，国内氢氧化镁阻燃剂的研究和生产仍处于起步阶段，存在制备工艺复杂、纯度低、 形貌可控性差、分散性差、产量低等问题，大大限制了氢氧化镁阻燃剂的生产和应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种常压下制备、用氢氧化镁包覆二氧化硅球、 且氢氧化镁层厚度均匀、可控的核壳球状复合阻燃剂的制备方法。该方法操作简单，纯度高、 形貌容易控制，分散性好、产量高，而且制备的复合氢氧化镁阻燃剂具有良好的可控制性及 批量制备可行性。

为解决现有氢氧化镁阻燃剂制备过程中存在的问题，本发明采用了下述技术方案。

本发明提供了一种常压条件下核壳结构球形氢氧化镁/二氧化硅复合无机阻燃剂的制备 方法，该制备方法包括下列步骤：

(1)二氧化硅悬浮液(S液)的制备：以正硅酸乙酯为前驱体，与软化水、氨水、乙醇 反应得到；反应物比例(按质量分数)为：正硅酸乙酯10~30份，氨水100~400份，乙醇100~350 份，软化水5~50份；

(2)镁盐溶液(M液)的制备：将氯化镁、硫酸镁等镁盐配制成0.01~4.0mol/L的水溶 液，或将卤/海水过滤、除钙等净化处理后作为反应用镁盐溶液；

在镁盐溶液(M液)中加入以下表面活性剂中的一种或其任意组合：0.1~5.0％(按质量 百分数，以下同)聚乙二醇，0.05~4.5％十二烷基苯磺酸钠，0.05~3.5％十六烷基三甲基溴化 铵，0.1~3.5％十六烷基磺酸钠，0.1~5.0％苯磺酸钠，0.01~4.0％木质素磺酸钠/钙/铵。

复合表面活性剂的用量为0.1~3.5％聚乙二醇和0.05~3.0％十二烷基苯磺酸钠，0.2~2.5％ 十六烷基磺酸钠和0.3~3.0％苯磺酸钠。

(3)反应：控制反应温度0~90℃和强力搅拌条件下，按照M液∶S液为1∶5~80(体积 比)的比例，将M液和S液同时加入到缓冲液中进行反应，或将S液直接加入到M液中进行 反应，得到沉淀产物；

反应前，二氧化硅悬浮液(S液)预先用60~100份水和0~40份乙醇稀释2~40倍。

缓冲液为软化水，缓冲液与二氧化硅悬浮液(S液)的比例为：0.1~5∶1(体积比)。

反应过程中二氧化硅悬浮液(S液)和镁盐溶液(M液)的滴加速度为0.1~10升/小时。

(4)陈化：反应完毕后，继续强力搅拌0.5-24h；

(5)洗涤：沉淀产物用软化水充分洗涤，直至沉淀物中检测不到氯离子为止；

(6)过滤、干燥、密封储存：将沉淀产物过滤，滤饼在40~300℃下干燥1~24h，冷却后 密封储存。

上述技术方案中，二氧化硅悬浮液作为反应物，既实现了以二氧化硅微球做模板制备复 合氢氧化镁阻燃剂的目的，同时又充分利用了该悬浮液中富余的氨水和乙醇，节约了成本， 减少了操作工序。制备的二氧化硅复合氢氧化镁阻燃剂中，二氧化硅为无定形状态，燃烧时 吸热形成晶体，晶体二氧化硅本身为耐火材料，可有效阻止聚合物的进一步燃烧。

将卤/海水过滤(滤掉卤/海水中的机械杂质)、除钙后作为反应用镁盐溶液，既降低了 制备成本，又保证了产物的纯度。