阻燃级氢氧化镁的制备及其应用在世界阻燃剂销售中,无机阻燃剂约占50 .由于无机阻燃剂分解时无腐蚀性或有毒物质释放,愈益受用户青睐。其主要品种有氢氧化铝、三氧化二锑和氢氧化镁等。而其中氢氧化镁因其原料广阔、品质优良,发展势头引人瞩目,开发研究比较活跃。据不完全统计,近年美国《化学文摘》所载阻燃级氢氧化镁的制备和应用开发文献每年即有百余篇之多。但在我国,虽也有人对阻燃级氢氧化镁做过一些开发研究,但尚未实现规模化生产。
现将Elsner等近年发表的美国专利USP 5843389和USP 5879的主要内容编译如下,以供有关人士参考。
Elsner等开发的工艺系以氯化镁或硝酸镁溶液以及氨水等为主要原料,经提纯、沉淀、水热处理等过程,得到阻燃级氢氧化镁。其主要技术指标如下:结晶形态:六方晶形,大部分结晶截面基本呈卵形。
该氢氧化镁产品经表面改性,即可用作热塑性、热固性树脂和弹性体的阻燃填料。
氢氧化镁制备流程见图1和图2.
流程说明如下溶液以及天然含M g卤水。也可用由菱镁矿、白云石或其他含Mg副产品以酸或铵盐浸取制得的镁盐溶液。若以菱镁矿作原料,应在650℃以上焙烧3~5h ,并破碎后浸取。
(2)纯化:用氨水或氧化镁将镁盐溶液调整至pH 5~6 ,用过氧化氢或氯气氧化,此时铁、锰、钴、镍等杂质离子以氢氧化物形式沉淀除去。纯化后的镁盐溶液要求铁、锰、钴、镍的含量小于10,最好小于1×10,含硫和含硼杂质分别小于0 .01 和0 .005 .钙的存在对工艺无明显影响。
(3)氢氧化镁沉淀:沉淀时所用氨水为理论量(4)水热处理:通常在高压釜中进行,在170~180℃处理1~4h ,也可在管式反应器中连续处理。
(5)干燥:可用带式干燥机、气流干燥机、流化床干燥机以及喷雾干燥机。
为改善与氢氧化镁混炼后所得聚合物的物理性能(如延伸率和张力强度),应对氢氧化镁进行表面改性。
用阴离子表面活性剂改性可取得良好的效果。如硬脂酸(钾、钠、铵)、月桂酸(钾、钠)、棕榈酸(钾、钠)、油酸(钠、钾)、十二烷基磺酸钠、二月桂苯磺酸钠等,以及它们的混合物。其中以硬脂酸铵和硬脂酸钠最佳。
表面改性后的氢氧化镁可用作各种热塑性、热固性聚合物和弹性体的阻燃填料,包括聚乙烯的单聚或共聚物、聚酯树脂、聚碳树脂、尼龙树脂、醋酸树脂、乙缩醛树脂及其混合物,不饱和聚酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂及其混合物,苯乙烯―丁二烯橡胶(SBR),乙烯―丙烯橡胶(EP)等。
氢氧化镁用作乙烯―乙酸乙烯聚合物(EVA)的阻燃填料尤为普遍,产品可作为电缆线包皮和其他绝缘材料。
氢氧化镁阻燃剂与聚合物的其他传统添加剂如着色剂、抗氧剂、紫外线吸收剂增强剂、润滑剂等具有兼容性。
实例1纯化后的硝酸镁溶液含Mg 35g/L、Ca 0 .9溶液用NH 2,沉淀条件如下:OH加入量:化学理论量×1 .8反应时间:30 min 反应温度:30℃。
沉淀所得浆料在高压釜中作180℃水热处理4h ,过滤、洗涤,此时Mg的收率为91 .1,副产水溶液中含NH湿滤饼用水重新调浆至固体含量10 ,浆料硬脂酸及与之当量的浓度为30 的NH 12h.所得经表面改性的M g(OH)颗粒的比表/g、中值粒度1 .9μm、吸油量取上述产品在滚筒捏合机中与EVA聚合物添加量为60 .取压模切片测得张力强度7 .8M Pa、延伸率688 、氧指数50 实例2纯化后的M gCl 2.沉淀条件如下:OH加入量:化学理论量×1 .8沉淀温度:25℃。
沉淀所得浆料在高压釜中作185℃水热处理2h ,过滤、洗涤,所得湿滤饼用脱离子水重新调浆至固体含量10 .浆料加热至60℃,加入重量为2 .5的硬脂酸及浓度为30 的过量72h.所得经表面改性的M g(OH)颗粒的比表/g、中值粒度2 .7μm、吸油量取上述产品与EVA在滚筒捏合机中捏合,添加量为60 .取压模切片测得张力(余仁编译)