花球状碱式碳酸镁的合成及其阻燃性能.pdf

第45卷第6期
化工技术
开发
Vol 45 Ne
2016年6月
Technology Development of Chemical Induslry
Jum.2016
花球状碱式碳酸镁的合成及其阻燃性能
阮恒,黄尙顺,桑艳霞,龚福忠2
(广西化工研究院,广西南宁530001;2.广西大学化学化工学院,广西南宁530004)
摘要:以硫酸镁和碳酸钾为原料,采用一步法制备了碱式碳酸镁,考祭了反应温度和反应时间对碱式碳酸镁
形貌的影响,测定了硬脂酸和硬脂酸锌改性的碱式碳酸镁对高密度聚乙烯(IIPE)的阻燃性能。结果表明,在反应
时间为30min、反应温度为90℃的条件下制备的碱式碳酸镁形貌为花瓣状球形,该产物改性后对1IDPE具有优艮的阻
然性能。
关键词:碱式碳酸镁;制备;形貌;阻燃性能
中图分类号:TQ132.2
文献标识码
文章编号:1671-9905(201606-0013-04
碱式碳酸镁 XIAO?yMg(Ol2?z?是一镁,测定了产物的阻燃性能
种无毒、无味白色单斜结品体或无定形粉末,在空气
中性能稳定,难溶于水。其应用非常广泛,可用作陧1实验部分
燃剂及橡胶制品的优良填充剂和増强剂,制造油墨1.1试剂与仪器
颜料、日用品、高级玻璃制品、干燥剂、护色剂、载体
等?。碱式碳酸镁由片状微晶组装而成,可形成球
试剂:MgSO)4?7?1),K2CO2,钛酸酯偶联剂
状、攻瑰状、管状等形貌?。碱式碳酸镁的合成可分311,高密度聚乙烯(均为分析纯)。
为一步法和多步法。所谓一步法即利用可溶性镁盐
仪器设备:S3400V型扫描电子显微镜, Nexus
和碳酸盐一步沉淀得到;多步法是利用已经制得的
470型傅里叶变换红外分光光度计, RIMAKUD/Max
正碳酸镁前驱物(或无定形碳酸镁粉末)在一定条2500型X射线行射仪,微机差热天平ICr,微型沫
件下转化得到目标产物。不同的制备条件对碱式射机,微型双锥双螺杄挤出机。
碳酸镁形貎影响较大,影响因素主要有反应物种类
2碱式碳酸镁的合成
及其浓度、反应时间、反应温度、搅拌速度、反应方式
先在500mI.圆底烧瓶加入一定体积的
等。如以Mg(NO1)2和NVa2CO2为原料,在80℃反成1ml?LK,CO2溶液,控制搅拌速度为500r:mir
可得到棒状碱式碳酸镁,通过棒状MgCO·310根据实验方案将浴液升温至指定温度后,再按照计
热解可合成管状碱式碳酸镁。以氯化镁和碳酸钠量比将一定体积的MgSO缓慢滴加入KCO。溶液
反应,在微波外场作用下可直接合成碱式碳酸镁微中,滴加完毕后,继续反应一定时间,停止搅拌,降温
球剧。以硫酸镁溶液和碳酸氡铵法在55~100℃反应,至室温,并静置陈化2h,最后抽滤。滤併用水和乙
当温度山低到高时可以得到针状-片状-絮状一棉醇分別洗涤3次后,置于80℃恒温鼓风干燥箱中干
棒状ー花瓣状球形等不同形貌的碱式碳酸镁,可见燥Ih,得到白色产物。反成式如下:
反应温度对碱式碳酸镁的颗粒形貌有很大影响。
xmg +YCO +20H +ZH20-MG(C0)(OH)2(H20),
步法具有合成工艺简单、节能、成本低等优1.3样品表征
点,易于工业化生产。本文以硫酸镁和酸钾为反
1.3.1XRD表征
应物,采用反向沉淀法制备了花瓣状球形碱式碳酸
测试条件:Cu靶,KQ=1.540564,电压40kV,电
基金项目:广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室主任课题基金
通讯联系人:龚福忠(196-),男,教授,主要从事功能材料研究。E-ai: ong.@ pedlar ' com
作者简介:阮恒(1965-),女,高级工程师,主要从事无机化工产品研发。E- mail: reno(Sina.
收稿日期:2016-04-1
化工技术与开发
第45卷
流200mA,步长0.02°,扫描速度10℃?min
当反应温度为30℃时,得到的产物山棒状、块状和颗
1.3.2FT-IR表征
粒状组成(图1a)。当反应温度升高到50℃时,产物
样品采用KBr压片,扫描范围400~4000c0
形貌变为不规则的颗粒状团聚体(图1b)。当温度进
3.3SEM表征
步升高到70℃时,产物为片状聚集体(图1c),全
将少量的固体粉末置于烧杯中,加入适量乙醇,90℃时则变为花瓣状球形颗粒(图1d),颗粒直径约
超声振荡数分钟后用滴管取少许样品滴加到铜片2μm。这是由于为了使表面能降低,小片状颗粒白
上,在红外灯下干燥后将沽有样品的铜片置于样品动聚集成表面能相对较低的球状体所致。颗粒的形
台的导电胶做电镜观测
貌山不同品面上的生长速度的各向异性决定"。
4阻燃性能测试
2.2不同反应时间对产物形貌的影响
将碱式碳酸镁、高密度聚乙烯、硬脂酸、硬脂酸
图2是反应时间分別为30min、45min、60min时,
锌按质量比100:300:1:5在高速混合机中混合合成的破式碳酸镁的颗粒形貌(反成温度90℃)。
均匀,然后用熔融共混法在徴双锥双螺杄试验机山图2可知,在反应温度一定时,不同反应时间得到
中加工挤出。将挤出的样品在徴型注塑机中注塑成的碱式碳酸镁的颗粒形貌是基本相同的,都是由片
测试所需的样条。样条的极限氧指数按国家标准状体相互交错团聚在一起而形成的花瓣状聚集体,
G,BT2406.,2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为形状基本为球形,溥片厚度为10mm,粒径约2pm,
第2部分:室温试验》测定。
说明在考察的反应时间内,反应时间对碱式碳酸镁
2实验结果与讨论
的颗粒形貌没有影响。
2.1反应温度对产物形貌的影响
实验发现,反应温度对碱式碳酸镁的颗粒形貎
有很大影响,因此首先考察了不同反应温度下合成
的碱式碳酸镁的颗粒形貌,所设置的反应温度分别
为30℃、50℃、70℃c、90℃(反应时间h)。图1为
4个不同温度下合成的碱式碳酸镁的颗粒形貎。山
图1可知,不同温度下产物的颗粒形貌有很大不同。
4.30 min; b45min: c60min
图2不同反应时间下合成的碱式碳酸镁的SEM照片
Iig.2 The SEM photos of basic magnesium carbonate prepared at
different reaction time
2.3产物的XRD表征
?3为反应温度90℃,反应时间Ih制备得到
的碱式碳酸镁产物的XRD谱图。由图3可看出,
所制备的碳酸镁衍射峰尖锐规整,基本线平滑,表
明所得产品的结品度很高。经计算机检索得知,
a.30℃;b.50℃C;c.70℃;d.90℃
各行射峰的位置均与 Mgs( CO3)(OHAH2O)的标准
图1不同温度下碱式碳酸镁的SEM照片
图谱TCsD)70-0361( hydromagnesite)标准卡片
Fig. 1 The SFM patterns of basic magnesium (arnate prepare at
different reaction temperature
致(碱式碳酸镁主峰20为13.85°,15.27°,21.26