一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法

2023-05-10 09:41:36 4

一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法
【專利摘要】一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，屬於阻燃劑原料製備【技術領域】。其特徵在於：以氫氧化鎂為原料，以加壓下的二氧化碳為轉化劑，首先在60~120℃溫度下，將粗氫氧化鎂與去離子水按質量比1:3~6條件下加入高壓反應釜內，通入二氧化碳氣體，釜內壓力保持在1~6Mpa，攪拌反應1~6小時，放出二氧化碳，將釜內溫度加熱到260~360℃溫度下，反應1~4小時，過濾乾燥可得。採用本工藝製備的高性能氫氧化鎂阻燃劑可替代現有的高性能氫氧化鎂，且成本只有目前高性能氫氧化鎂生產成本的三分之一。該方法工藝簡單、成本低、綠色無汙染、產品純度高、易於分散。
【專利說明】一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法

【技術領域】
[0001]一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，屬於阻燃劑原料製備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]鎂資源是滷水資源中儲量較大的一種，也是地球上豐度較高的元素之一。但地殼中有開採價值的固體鎂礦並不多，大多以可溶性鎂鹽貯存在海水或鹽湖滷水中。目前而言，滷水中鎂的有效利用程度非常低。製鹽工業中，產生的副產物滷水含有數量可觀的鎂離子，不加以利用勢必會造成鎂資源的浪費。由於氫氧化鎂是新型的鎂質阻燃劑，具有無毒、阻燃、抑煙、熱穩定性高等優點，近年來已成為重要的無機阻燃劑。如果能提純出氫氧化鎂作為阻燃劑投入到市場中去，這對滷水資源的綜合利用具有非常大的意義。
[0003]滷水中分離出的氫氧化鎂副產物呈膠體狀、粘度大、極性強、趨向於二次團聚，其中含有大量的雜質，與標準(HG/T3607- 2000)比較，多項雜質均超標，離阻燃劑的要求有一定距離。由於滷水生產的氫氧化鎂雜質多，性質差，不能作為阻燃劑在工業上使用。


【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種易於操作的，產品品質高、形貌好的製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:該製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特徵在於，具體工藝步驟如下:
O轉化:將滷水產氫氧化鎂與去離子水按質量比1:3飛加入高壓反應釜內，向高壓反應釜內通入二氧化碳氣體使高壓反應釜內壓力保持在IMPa飛MPa，加熱使高壓反應釜內溫度保持在60°C?120°C，攪拌反應1飛小時，使氫氧化鎂完全轉化為鹼式碳酸鎂，同時析出雜質；
2)成型:放出高壓反應釜內的二氧化碳，並繼續加熱將高壓反應釜內溫度提升至2600C?360°C下反應廣4小時，通過水熱反應重新成型得到氫氧化鎂；
3)分離:反應完成後將高壓反應釜內的反應產物進行過濾、去離子水洗滌、乾燥、粉碎，即得到片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0006]本發明所述工藝的特點是:(1)首次採用二氧化碳做轉化劑提純氫氧化鎂，在一定二氧化碳壓力下，水溶液中的氫氧化鎂逐漸轉化為鹼式碳酸鎂，由於鹼式碳酸鎂在水中的溶解度大於氫氧化鎂，可使其它雜質溶解於水中；(2)採用適當壓力加壓二氧化碳，利用溫度配合可提高氫氧化鎂轉變為鹼式碳酸鎂的速率及轉化率；(3)放出二氧化碳後升溫，此時鹼式碳酸鎂又重新轉化為氫氧化鎂，氫氧化鎂在此過程中因為自身的溶解度小而析出，本發明通過控制此水熱反應條件及改性工藝改善了氫氧化鎂的形貌及分散性；(4)該生產工藝中只是應用了去離子水與二氧化碳，完全無汙染，是綠色化工生產工藝，將滷水中分離出的氫氧化鎂質量百分比只有80%左右粗氫氧化鎂，在高壓反應釜內進行提純與轉化，製備粒徑均一、分散性能優良高純氫氧化鎂阻燃劑。
[0007]所得片狀氫氧化鎂阻燃劑的顆粒原生粒徑為0.05 μ m?2.0 μ m,平均團聚粒徑
1.8ym "3.0ym,比表面積6 m2/g?40m2/g，片狀氫氧化鎂阻燃劑中氫氧化鎂的質量百分比大於 99.50%ο
[0008]優選的，步驟I中所述滷水產氫氧化鎂與去離子水按質量比為1:4?5。氫氧化鎂屬於微溶物，常溫下在水中的溶解度非常小，粗氫氧化鎂與去離子水按質量比主要是為適應鹼式碳酸鎂的溶解度，並增大雜質的溶出率。當該質量比為1:4飛鹼式碳酸鎂溶解速率恰好能適應加壓二氧化碳轉化氫氧化鎂的速率，保證轉化速率。在之後的成型步驟中鹼式碳酸鎂的濃度又正好約束析出的氫氧化鎂成型，維持氫氧化鎂的最佳粒徑。
[0009]優選的，步驟I中高壓反應釜內壓力保持在4 MPa飛MPa，攪拌反應時間為1.5^2小時。高壓反應釜內壓力是控制二氧化碳轉化氫氧化鎂的速率的最主要手段。氫氧化鎂雖然屬於微溶物，在水中的溶解度非常小，但是過量的氫氧化鎂在水中存在一定速率的溶解析出平衡，二氧化碳趨向於和處於溶解狀態的微量氫氧化鎂反應，釜內壓力在4 MPa飛MPa時，能使該轉化效率配合本發明名提供的加熱狀態下氫氧化鎂的溶解平衡速率，既不會因過分加壓而增大消耗，又能使二氧化碳和氫氧化鎂的反應整體處於較高的效率下進行。
[0010]優選的，步驟2中高壓反應釜內放出的二氧化碳可利用二氧化碳回收裝置進行回收；回收的二氧化碳進行分離、加壓、再循環用於高壓反應釜內的二氧化碳加壓。高壓反應釜內放出的二氧化碳中還包含一定量的水汽，比較容易處理，在回收後可以進行重複利用。二氧化碳回收後，循環至下次工藝生產，降低了成本。回收的二氧化碳溫度和含水汽量能夠最好的適應轉化步驟中高壓反應釜內環境，降低釜內熱量消耗。
[0011]本發明提出採用二氧化碳加壓-水熱提純改性氫氧化鎂獲得阻燃劑。該方法工藝簡單、成本低、綠色無汙染、產品純度高、易於分散。採用本工藝製備的高性能氫氧化鎂阻燃劑可替代現有的高性能氫氧化鎂，且成本只有目前高性能氫氧化鎂生產成本的三分之一，可用於高檔橡膠、塑料、電線電纜及陶瓷建材等行業的阻燃劑，前景廣闊。
[0012]與現有技術相比，本發明的一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法所具有的有益效果是:二氧化碳加壓-水熱提純改性獲得高純氫氧化鎂阻燃劑，屬於綠色化工工藝。本發明提出了一種二氧化碳加壓-水熱提純改性氫氧化鎂阻燃劑的新方法，以滷水產氫氧化鎂為原料，以加壓下的二氧化碳為轉化劑，經轉化和成型後可製得顆粒原生粒徑0.05 μ m?2.0μπι，平均團聚粒徑1.8μπι ^3.0ym,比表面積6 m2/g?40m2/g，氫氧化鎂質量百分比大於99.50%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。

【具體實施方式】
[0013]下面通過具體實施例對本發明做進一步說明，其中實施例1為最佳實施例。
[0014]實施例1
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與6重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在100°C溫度下，在260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在5MPa，並反應1.5小時，一小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以260轉/分鐘攪拌並升溫至320°C，繼續反應I小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑在0.05 μ m?2.0 μ m，平均團聚粒徑1.8 μ m,比表面積40m2/g，氫氧化鎂質量百分比為99.91%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0015]實施例2
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與5重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在60°C溫度下，在260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在4MPa，並反應2小時，6小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以260轉/分鐘攪拌並升溫至3400C，繼續反應2小時，然後冷卻、過濾、在800C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑0.2 μ m?.2.0 μ m,平均團聚粒徑2.5 μ m,比表面積20m2/g,氫氧化鎂質量百分比為99.55%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0016]實施例3
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與6重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在60°C溫度下，100轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在3MPa，並反應3小時，一小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以100轉/分鐘攪拌並升溫至260°C，繼續反應4小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑0.5 μ m "2.0 μ m，平均團聚粒徑3 μ m,比表面積6m2/g，氫氧化鎂質量百分比為99.56%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0017]實施例4
將1.5重量份齒水中分尚出的粗氫氧化鎂與6重量份去尚子水分別加入到聞壓反應釜內，在120°C溫度下，260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在IMPa，並反應6小時，6小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以100轉/分鐘攪拌並升溫至260°C，繼續反應2小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑0.5 μ m ^2.0 μ m,平均團聚粒徑2.8 μ m,比表面積llm2/g,氫氧化鎂質量百分比為99.50%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0018]實施例5
將2重量份齒水中分尚出的粗氫氧化鎂與6重量份去尚子水分別加入到聞壓反應釜內，在100°C溫度下、180轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在6MPa，並反應I小時，2小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以180轉/分鐘攪拌並升溫至360°C，繼續反應I小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在11 (TC乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑0.4 μ m ^2.0 μ m,平均團聚粒徑2.6 μ m,比表面積30m2/g,氫氧化鎂質量百分比為99.85%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0019]實施例6
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與3重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在90°C溫度下，在150轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在3MPa，並反應4小時，5小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以150轉/分鐘攪拌並升溫至280°C，繼續反應3小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑0.Tl.0 μ m,平均團聚粒徑2.7 μ m，比表面積18m2/g，氫氧化鎂質量百分比為99.61%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0020]對比例I
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與1.5重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在100°C溫度下，在260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在5MPa，並反應1.5小時，一小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以260轉/分鐘攪拌並升溫至320°C，繼續反應I小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑在1.2 μ m ^3.5 μ m，平均團聚粒徑7.2 μ m，比表面積15m2/g，氫氧化鎂質量百分比為92.48%的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0021]對比例2
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與6重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在40°C溫度下，在260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在5MPa，並反應1.5小時，一小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以260轉/分鐘攪拌並升溫至320°C，繼續反應I小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑在0.1 μ m ^3.6 μ m,平均團聚粒徑6.8 μ m,比表面積19m2/g，氫氧化鎂質量百分比為91.92%的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0022]對比例3
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與6重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在100°C溫度下，在260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在
0.5MPa，並反應1.5小時，一小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以260轉/分鐘攪拌並升溫至320°C，繼續反應I小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑在0.1ym?3.7 μ m,平均團聚粒徑6.6 μ m,比表面積22m2/g，氫氧化鎂質量百分比為92.17%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0023]對比例4
將I重量份滷水中分離出的粗氫氧化鎂與6重量份去離子水分別加入到高壓反應釜內，在100°C溫度下，在260轉/分鐘攪拌條件下勻速通入二氧化碳，直至釜內壓力保持在5MPa，並反應1.5小時，一小時後將釜內氣相排入二氧化碳回收裝置。繼續以260轉/分鐘攪拌並升溫至200°C，繼續反應I小時，然後冷卻、過濾、在80°C利用去離子水洗滌、再在110°C乾燥、粉碎後得到顆粒原生粒徑在0.Ιμπιμ m，平均團聚粒徑6.7 μ m，平均比表面積20m2/g，氫氧化鎂質量百分比為96.06%粒徑均一、分散性能優良的片狀氫氧化鎂阻燃劑。
[0024]由對比例I和實施例1相較可以看出粗氫氧化鎂與去離子水的質量比過大，會影響鹼式碳酸鎂析出氫氧化鎂時的粒徑和團聚，導致顆粒原生粒徑分布過寬、平均粒徑過大，從而影響氫氧化鎂的形貌及分散性。由對比例2和實施例1相較可以看出高壓反應釜內溫度過低會降低氫氧化鎂溶解平衡的速率，無法滿足與二氧化碳的反應速率，會影響雜質的溶出和粒徑形成，顆粒原生粒徑分布過寬，影響產品的分散性及純度質量。由對比例3和實施例I相較可以看出當釜內壓力過低，二氧化碳不能足夠快的溶於水中，同樣不能滿足與氫氧化鎂的反應速率，同樣會影響雜質的溶出和粒徑形成，顆粒原生粒徑分布過寬，影響產品的分散性及純度質量。由對比例4和實施例1相較可以看出水熱反應的溫度過低，會影響水熱反應速率，相同條件下無法與工藝相配合，會導致氫氧化鎂的損失和雜質的洗出。
[0025]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特徵在於，具體工藝步驟如下: 1)轉化:將滷水產氫氧化鎂與去離子水按質量比1:3飛加入高壓反應釜內，向高壓反應釜內通入二氧化碳氣體使高壓反應釜內壓力保持在IMPa飛MPa，加熱使高壓反應釜內溫度保持在60°C?120°C，攪拌反應1飛小時，使氫氧化鎂完全轉化為鹼式碳酸鎂，同時析出雜質； 2)成型:放出高壓反應釜內的二氧化碳，並繼續加熱將高壓反應釜內溫度提升至2600C?360°C下反應廣4小時，通過水熱反應重新成型得到氫氧化鎂； 3)分離:反應完成後將高壓反應釜內的反應產物進行過濾、去離子水洗滌、乾燥、粉碎，即得到片狀氫氧化鎂阻燃劑。
2.根據權利要求1所述的一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特徵在於:所得片狀氫氧化鎂阻燃劑的顆粒原生粒徑為0.05 μ m Uym，平均團聚粒徑為LSym ^3 μ m,比表面積6 m2/g?40m2/g，片狀氫氧化鎂阻燃劑中氫氧化鎂的質量百分比大於99.50%。
3.根據權利要求1所述的一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特徵在於:步驟I中所述滷水產氫氧化鎂與去離子水按質量比為1:4飛。
4.根據權利要求1所述的一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特徵在於:步驟I中高壓反應釜內壓力保持在4MPa飛MPa，攪拌反應時間為1.5^2小時。
5.根據權利要求1所述的一種製備高純氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特徵在於:步驟2中高壓反應釜內放出的二氧化碳可利用二氧化碳回收裝置進行回收；回收的二氧化碳進行分離、加壓、再循環用於高壓反應釜內的二氧化碳加壓。
【文檔編號】C01F5/14GK104386717SQ201410650976
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】董茂慶, 代宗國 申請人:山東航通工貿有限公司