水镁石分子结构

大连理工大学科技成果——水镁石基复合阻燃剂制备技术
一、产品和技术简介：
水镁石（主要成分为氢氧化镁）作为新型环保无卤固体阻燃剂具有非常优秀的抑烟功能，当应用于有机高聚物阻燃填料时，通常达到20%左右的填充量时即可满足抑烟要求，但要达到60%以上的填充量才能具有比较良好的阻燃性能，高填充量导致了高聚物材料力学性能的显著下降，降低了材料的稳定性。

本成果针对水镁石与高聚物相容性差以及阻燃效率低等问题，实现了高性能高效的镁基复合阻燃剂制备，通过采用表面包覆技术，实现了氮镁磷复合高效高性能复合阻燃剂的制备。

发明了系列新型镁基、镁氮磷系阻燃剂制备技术，制备了适应不同应用领域的阻燃剂产品；发明了纳米包覆发泡技术制备镁基高强度泡沫材料，可应用于建筑节能和保温隔音材料；制备了系列镁基工程塑料填料，可以用于电线电缆、板材、汽车内饰材料等领域应用。

二、应用范围和生产条件：
制备的氢氧化镁阻燃剂适应EVA的加工温度，应用于EVA40%填充量时拉伸强度10.03MPa、断裂伸长率719.0%、极限氧指数32，符合电缆料护套的行业标准；制备的镁氮磷复合阻燃剂可适应POE的加工温度，应用于POE50%填充量时，拉伸强度16.55MPa，断裂伸长率858.2%，极限氧指数32.5，符合电缆料护套的行业标准。

三、获得的专利等知识产权情况：一种制备超纯氧化镁粉体的方法，ZL2009100103990；一种基于水镁石制备高纯氢氧化镁纳米晶的
方法，ZL201010161760.2；一种基于水镁石制备碱式硫酸镁晶须的方法，2010103007。

四、配图：
图一系列水镁石基阻燃剂产品。

水镁石水镁石/氢氧镁石（Brucite）Mg(OH)2一般特点化学组成: MgO 69.12%, H2O 30.88%.成因产状: 水镁石是蛇纹岩或白云岩中的典型低温热液蚀变矿物。

晶体结构对称特点: 三方晶系；点群3m,空间群R3m晶胞参数: ao=3.125埃；co=4.72埃；Z=1。

晶体结构属层状。

羟离子成六方最紧密堆积，镁离子充镇于每两层相邻的羟离子之间的全部八面空隙；组成配位八面体的结构层。

结构层内属离子键，结构层间以相维系。

晶体形态单晶体呈厚板状，常见者为片状集合体；有时成纤维状集合体，称为纤水镁石（nemalite）或水镁石石棉。

水镁石还常形成方镁石的假象。

物理性质硬度: 2.5比重: 2.3-2.6解理: 解理平行(0001)极完全断口: 断口现玻璃光泽颜色: 白至淡绿色，含有锰或铁者呈红褐色。

水镁石的颜色变化取决于混入物的含量，如含铁、锰杂质的变种呈现黄色或褐红色。

条痕: 白色透明度: 透明光泽: 解理面为珍珠光泽，新鲜晶面与断口现玻璃光泽，纤水镁石呈丝绢光泽。

其他薄片具挠性及柔性（冲击后出现60°放射角的几何图形）。

具热电性。

矿物用途若大量聚集，可作为提取镁的原料之一。

相关信息①我国四川产水镁石石棉呈浅绿色至无色，纤维粗而脆，无弹性及挠性，易折断，劈分性好。

细纤维呈透明无色，具玻璃光泽，似人造玻璃纤维。

②易溶于盐酸，不起泡。

③吹管焰下不熔，灼烧时闪闪发光，灼烧后呈弱的碱性反应。

灼烧后加硝酸钴溶液，再灼烧呈淡红色。

加热于闭管中生水，转灰为褐，含锰变种变为深棕色。

鉴定特征以其形态、低硬度和(0001)极完全解理为鉴定特征。

[晶体化学] 理论组成(wB%)：MgO 69.12，H2O 30.88。

常有Fe、Mn、Zn、Ni等杂质以类质同像存在。

其中MnO可达18%，FeO可达10%，ZnO可达4%；可形成铁水镁石(FeO≥10%)、锰水镁石(MnO≥18%)、锌水镁石(ZnO≥4%)、锰锌水镁石（MnO 18.11%，ZnO 3.67%）、镍水镁石（NiO≥4%）等变种。

水镁石行业分析报告水镁石是一种灰白色的天然矿物，化学成分主要由三个元素组成：镁(27.7%)、碳酸钙(38.2%)和水(17.8%)，可用于制造建筑材料、涂料、塑料、橡胶、化工、制药和食品等多个领域。

本文将从定义、分类特点、产业链、发展历程、行业政策文件及其主要内容、经济环境、社会环境、技术环境、发展驱动因素、行业现状、行业痛点、行业发展建议、行业发展趋势前景、竞争格局、代表企业、产业链描述、SWOT分析、行业集中度等多个角度进行水镁石行业分析。

一、定义及分类特点水镁石，又称海洋石灰、镁钙石、硬水石等，通常为方解石与菱镁矿的混合物。

水镁石的颜色呈灰白色或浅黄色，硬度在3-4之间。

常见的水镁石矿石类型是碳酸盐岩矿石、蒸发岩矿石和变质岩矿石。

根据产区的不同，水镁石种类相应也会有所不同。

水镁石的主要特点是低成本、多种用途、取材方便、不易燃和无毒无害等。

在建筑材料领域，水镁石主要用作建筑材料、墙面饰面板、地板和吊顶；在塑料领域，水镁石可用作塑料填充剂，提高塑料的强度和耐久性；在橡胶领域，水镁石主要用于制造轮胎、包装材料和输送带等；在化工领域，水镁石主要用于制造肥料和添加剂等；在制药和食品领域，水镁石可用作酸中和剂、食品添加剂和营养补充剂。

二、产业链水镁石的产业链主要涵盖取矿、粉碎、磨粉、分类、大包装、小包装和销售等环节。

其中取矿环节是整个产业链的重要环节，直接影响到产品质量和成本。

取矿环节包括开采、矿山运输、矿石清洗、矿石破碎等。

粉碎、磨粉、分类环节主要是将矿石加工成符合客户需求的不同粒度和用途的粉末和小颗粒。

大包装和小包装环节是将加工好的水镁石按客户需求分装成不同规格的袋装和散装。

销售环节则是将产品向全国各地的终端客户分销和销售。

三、发展历程中国水镁石行业的发展历程可分为三个阶段：初期阶段、高速增长阶段和低速增长阶段。

初期阶段：20世纪50年代至70年代，水镁石受到了政府的高度重视，逐渐形成了比较完整的行业体系。

第二章答案2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。

答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。

2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。

定量：晶胞参数。

2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。

离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。

共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。

金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。

范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。

氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。

2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。

2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。

不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。

2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。

水镁石特性及其应用简介
一、水镁石简介
 水镁石（brucite），又称氢氧镁石，其主要成分为氢氧化镁，是迄今为止发现的含镁量最高的一种矿物。

理论成分为MgO 69.12％，H2O 30.88%。

Fe2+、Mn2＋、Zn2＋能以类质同象混入物代替Mg2＋，从而形成变种：铁水镁石、锰水镁石、锌水镁石以及锰锌水镁石等。

水镁石属于三方晶系，其晶体经常呈板状、细鳞片状、浑圆状、不规则粒状集合体；有时出现平行纤维状集合体，这种水镁石称为纤维水镁石或水镁石石棉。

 水镁石是比较稀贵的富镁非金属矿，大型矿床在世界各地分布不是很多。

我国陆续发现了一些大的水镁石矿藏。

辽宁省宽甸水镁石矿藏储量1000万吨，是目前世界上发现的最大的水镁石矿。

陕西黑木林（储量780万吨），吉林吉安（储量大于200万吨），另外，河南西峡、青海祁连山、四川尖石包等地也有水镁石矿床，全国储量估计在2500万吨左右。

 水镁石矿广泛应用于防火涂层、造纸工业、制取氧化镁、制取氯化镁、环保等领域。

纤水镁石的抗拉强度为902MPa，属中等强度纤维材料。

水镁石弹性模量13800MPa，有一定脆性。

维氏硬度50.4~260.5，且具有明显的各向异性，易于研磨成细粒级粉体。

 纤水镁石是天然无机纤维中抗碱性最优者。

但在强酸中可全部溶解，在草酸、柠檬酸、乙酸、混合酸、Al(OH)3溶液中，均可以不同的速度溶解。

在潮湿或多雨气候下，纤水镁石易受大气中的CO2、H2O侵蚀，故水镁石制品需要进行表面处理。

纤水镁石还具有阻燃、抵抗明火和高温火焰的性质。

什么是水镁石？成因产状: 水镁石是蛇纹岩或白云岩中的典型低温热液蚀变矿物。

其理论化学组成：MgO 69.12%, H2O 30.88%.化学方程式为Mg(OH)2【物理性质】颜色白至淡绿色，含有锰或铁者呈红褐色。

条痕白色。

解理面为珍珠光泽，新鲜晶面与断口现玻璃光泽，纤水镁石呈丝绢光泽。

透明。

硬度2.5。

比重2.3-2.6。

水镁石是由氢氧化镁组成的矿物，也被称作氢氧镁石。

它一般为晶体或板状集合体或纤维状块体。

水镁石很软，呈纤维状的水镁石可以剥成具有弹性的条状。

水镁石一般呈白色，也可为绿、褐、灰等色，具有玻璃般的光泽。

水镁石可以作耐火材料，也可以用来提炼镁。

水镁石等形成的沉积岩理化性能白、灰白色，当有Fe、Mn混入时呈绿、黄或褐红色；新鲜面和断口玻璃光泽，解理面珍珠光泽，纤水镁石呈丝绢光泽；透明。

解理{0001}极完全。

硬度2.5。

细片具挠性及柔性。

相对密度2.3~2.6。

具热电性。

块状水镁石白度可达95%。

偏光镜下：异常干涉色红棕色代替正常的一级黄或橙色。

受应力作用影响，延性可正可负。

一轴晶( )，但可显二轴晶，2V?25?。

折射率Ne=1.5705~1.5861，No=1.5612 ~1.570，加热后Ne与No差值变小。

力学性能：纤水镁石的抗拉强度为902MPa，属中等强度纤维材料。

弹性模量13800MPa，有一定脆性。

维氏硬度50.4~260.5，且具有明显的各向异性。

易于研磨成细粒级粉体。

理论相对密度2.39。

电磁学性能：纤水镁石的质量电阻率为8.82?106Ω?g/cm2，体积电阻率为5.9?106Ω?cm，表面电阻率为3.6~4.5?106Ω，电阻率显各向异性；加热时电阻率升高。

介电常数为4.7~5.4（1MHz）；在低频（50Hz）和中频条件下，介电常数升高，且具明显的方向性；介质损耗角正切值为0.105。

加热使介电常数、介质损耗角正切值分别上升54%和2.7倍。

纤水镁石的比磁化系数为9.815~15.779?10-6cm3/g，属非磁性矿物；加热使比磁化系数升高，但300℃、500℃、600℃附近有低谷。

类水滑石摘要根据近十几年的文献，对类水滑石的性质，制备及应用进行了综述。

介绍了类水滑石材料的合成方法以及作为催化剂，添加剂，吸附剂在有机合成反应，石油化学，塑料工业，水处理等方面的应用。

目录1类水滑石2性质3制备4应用目录1类水滑石2性质3制备4应用类水滑石类水滑石化合物（Hydrotalcite－like compounds,HTlc）是由带正电荷的金属氢氧化物层和层间电荷平衡阴离子构成的层状双金属氢氧化物。

可用通式表示为 [M2+1-xM3+x(OH)2]x+[An-x/n] ·mH2O，其中M2+ 是二价金属阳离子，可以有Fe2+，Co2+，Cu2+，Zn2+，Mn2+ 等；M3+ 是三价金属阳离子，可以有Fe3+,Cr3+等，由这些二价和三价金属离子的有效组合，可形成二、三元甚至四元的HTlcs。

An- 为层间阴离子，可为无机阴离子如Cl-、CO32-等；也可以是有机阴离子，如对苯二甲酸根以及配合物阴离子如Zn(BPS)34 －等；还可以为同多或杂多阴离子如V10O286 －及层状化合物如[ Mg2Al(OH)] －等。

A是价数为-n的阴离子，X是M3+与｛M3++M2+｝的摩尔比。

HTlc单元晶层相互平行重叠形成层状结构，层状结构中的每一层的结构和水镁石Mg(OH)2类似(水镁石为正八面体结构，结构中心为Mg2+,六个顶点为OH-，相邻的正八面体通过羟基共用边相互连接形成片层)，是由金属(氢)氧八面体靠共用边相互连接而成，但化学组成与水镁石不同，其中部分二价金属离子被三价金属离子代替(称为同晶置换)，称为类水镁石层。

类水镁石层相互平行重叠形成HTlc层状结构．层和层之间有孔隙，通常称为通道 (Gallery)。

水镁石层是电中性的，而类水镁石层中由于三价金属离子同晶置换部分二价金属离子而带有剩余正电荷。

这种由晶体结构本身产生的电荷与外界条件(如分散介质的pH，电解质等)无关，所以称为永久电荷。