纳米级氢氧化镁阻燃剂
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氢氧化镁阻燃剂
分子式:Mg(OH)2 分子量:58.33
产品性质
作为无卤阻燃剂,氢氧化镁优越于氢氧化铝。
它的硬度比氢氧化铝低,加工时对设备磨损较小;氢氧化镁的热分解温度高为340~390℃(氢氧化铝为200℃)、热熔高为1.37KJ/g(氢氧化铝为1.17KJ/g),氢氧镁阻燃复合材料能够承受更高的加工温度;阻燃效果好、而且抑烟效果也比氢氧化铝好;氢氧化镁还具有促进聚合物碳化的作用;价格也比氢氧化铝低10~30%。
我司在华南理工大学粉体表面处理技术的基础上,引进全套台湾研磨生产线,进一步研发成功的独有配方复合型活化阻燃剂,能够改善阻燃剂分散性同时又增强其与高分子基体的相容性,改善加工性能,提高产品的综合性能,属于国内首创。
技术指标
项目指标
Mg(OH)2≥94
MgO(%)≥65
失水温度℃300℃以上
水分(105℃)≤0.5
白度%≥94
目数3000~7000目
产品用途
我司AMH阻燃剂性能、价格、加工、应用等综合性能优越,可与国外进口的同类产品相媲美,是EV A、PE、PP、PVC、PA、PS、PBT、ABS、尼龙等树脂的优良阻燃剂和添加剂。
已被生产低烟无卤阻燃电线电缆、阻燃铝塑板、挤塑制品、阻燃电器、环保涂料等企业广泛应用于生产中。
包装、运输、贮存
1. 25kg/袋,内衬聚乙烯薄膜袋,外覆编织袋(或客户指定包装)。
2. 产品应存放于室内通风干燥库房,避免日晒雨淋。
氢氧化镁阻燃剂简介氢氧化镁简称MH,分子式Mg(OH)2,分子量重58.33.白色粉末,相对密度 2.39.折射率 1.561-1.581.在300℃以下稳固,320℃开端分化,生成氧化镁和水,430℃时分化速度最快,490℃时分化完结.溶于烯酸和铵盐溶液,不溶于水.乙醇.氢氧化镁不但有阻燃感化,还有一眼功效,无毒.无腐化性,多种机能优于氢氧化铝,安然便宜,属于环保型无机阻燃剂.阻燃机理氢氧化镁在受热时(340-490度)产生分化接收燃烧物概况热量到阻燃感化;同时释放出大量水分稀释燃物概况的氧气,分化生成的活性氧化镁附着于可燃物概况又进一步阻拦了燃烧的进行.氢氧化镁在全部阻燃进程中不单没有任何有害物质产生,并且其分化的产品在阻燃的同时还可以或许大量接收橡胶.塑料等高分子燃烧所产生的有害气体和烟雾,活性氧化镁不竭接收未完整燃烧的融化残留物,从使燃烧很快停滞的同时清除烟雾.阻拦熔滴,是一种新兴的环保型无机阻燃剂.分类阻燃剂按化学成份可以分为有机阻燃剂和无机阻燃两大类.有机阻燃剂又分为磷系和卤系两个系列.因为有机阻燃剂消失着分化产品毒性大.烟雾大等缺陷,正慢慢被无机阻燃剂所替代.无机阻燃剂重要品种有氢氧化铝.氢氧化镁.红磷.氧化锑.氧化锡.氧化钼.钼酸铵.硼酸锌等,个中以氢氧化铝和氢氧化镁因分化吸热量大,并产生H2O可起到隔断空气感化,其分化后氧化物又是耐高温物质,故二种阻燃剂不但可起到阻燃感化,并且可以起到填充感化,它所具有不产生腐化性卤气及有害气体.不挥发.后果持久.无毒.无烟.不滴等特色.活性氢氧化镁:活性氢氧化镁阻燃剂,普遍运用于橡胶.化工.建材.塑料(聚丙烯.聚乙烯.聚氯乙烯.三元乙丙橡胶)及电子.不饱和聚酯和油漆.涂料等高分子资估中,特别是对矿用导风筒涂覆布.PVC整芯运输带.阻燃胶板.蓬布.PVC电线电缆料.矿用电缆护套.电缆附件的阻燃.消烟抗静电,可代替氢氧化铝,具有优秀的阻燃后果.种类间比较今朝国内氢氧化铝用量较多,但跟着高聚物加工温度的进步,氢氧化铝易分化,降低阻燃感化,氢氧化镁较氢氧化铝具有如下长处:①氢氧化镁热分化温度达330℃,比氢氧化铝高100℃,故有利于塑料加工温度的进步,加速挤塑速度,缩短模塑时光;②氢氧化镁与酸的中和才能强,可较快地中和塑料燃烧进程产生的酸性气体SO2.NOx.CO2等;③氢氧化镁分化能高,有利于接收燃烧热,进步阻燃效力;④氢氧化镁抑烟才能强.硬度小,对装备摩擦小,有助于延伸临盆装备寿命.氢氧化镁阻燃剂的改性研究氢氧化镁阻燃剂的阻燃后果很低,单独运用时添加量须要在50%以上时才具有较好的阻燃后果,但如许影响了聚合物质料的加工机能和物理力学机能.为此,人们常对氢氧化镁进行概况处理,并与其他阻燃剂混杂运用,构成复合的阻燃系统,削减氢氧化镁用量,进步阻燃后果.1.1 概况改性氢氧化镁是一种极性很强的无机化合物,其晶体在偏向有微不雅内应变,晶体概况带有正电荷.具有亲水性,和亲油性的聚合物分子的亲和力欠,晶粒趋势于二次凝集;同时,氢氧化镁与聚合物的界面产生闲暇,导致疏散性很差.为了改良氢氧化镁与聚合物间的粘结力和界面亲和性,采取概况改性剂对其进行概况处理是最为行之有用的办法之一.氢氧化镁阻燃剂经常运用的概况改性剂是偶联剂和阴离子概况活性剂.1·1·1 偶联剂硅烷偶联剂是一类具有特别构造的低分子有机硅化合物,对改良聚合物质料的强度和耐热性的后果较为凸起,经常运用来处理纤维状或其它纵横比较大的填料;钛酸酯偶联剂能付与聚合物质料较好的分解机能,即加工温度下优越的流淌性和运用温度下兼具高的强度和韧性,个中对改良抗冲击机能较为明显,一般处理氢氧化镁的均为单烷氧基钛酸酯.研究标明,用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂概况处理的氢氧化镁填充聚丙烯材料,其曲折模量分离比未改性时进步了100%和70%.1·1·2 阴离子概况活性剂主如果高等脂肪酸及其衍生物,活性剂分子的亲水基与亲油基分离与氢氧化镁和聚合物质料产生互相感化,产生化学反响或物理吸附,加强了两者之间的有机接洽,进步了氢氧化镁在聚合物质估中的相容性和疏散性,从而改良材料的力学机能.上述的概况改性剂不但可以单独运用,也可以复配运用.日本曾有专利报导,将硅烷偶联剂与硬酯酸钙.油酸镁混杂在一路,对氢氧化镁进行概况改性处理,既达到改良氢氧化镁概况机能的目标,又能在聚合物质料燃烧时形成优越的碳化构造,进一步进步了材料的阻燃及机械力学机能.1.2 与其他阻燃剂构成复合阻燃系统氢氧化镁除可以单独填充聚合物质料外,还可以和其他阻燃剂如红磷.氢氧化铝.卤系阻燃剂等复合运用.少量增效剂的添加可以降低氢氧化镁的填充量,明显地改良材料的阻燃及机械机能.1.2.1 与氢氧化铝的协同效应氢氧化铝的分化温度比氢氧化镁低100℃,将两者并用可以在235~455℃规模内均消失脱水吸热反响,可以在较宽规模内克制高分子材料的燃烧.是氢氧化镁和氢氧化铝总含量为50份时与高密度聚乙烯共混料的差热剖析数据. Mg(OH)2及Al(OH)3填充HDPE 氧指数变更图标明氢氧化镁和氢氧化铝各自的氧指数OI为26.28,当Mg(OH)2∶Al(OH)3为30∶20和40∶10时,OI可达30,标明两者有明显协同感化.还有一些文献报导,氢氧化镁与氢氧化铝在聚合物中添加量达到1∶1时,阻燃协同效应最佳.1.2.2 与红磷的协同效应红磷可以作为阻燃剂单独运用,燃烧时先被氧化成磷酸非燃性液态膜,进而脱水生成聚偏磷酸,聚偏磷酸是很强的脱水剂,在高温下使聚合物概况形成碳化层,起到阻燃感化.但红磷本身可燃且吸湿性很强,单独运用后果不睬想,限制了其在聚合物中的大量添加.然而它倒是很好的阻燃增效剂,研究发明,在氢氧化镁或氢氧化铝阻燃的聚合物质估中添加少量红磷,可以明显加强聚合物的热稳固性,进步阻燃机能,产生协同效应.郭锡坤等以为,产生协同效应的机理是因为氢氧化镁和氢氧化铝在高温下脱水,有利于促进红磷充分转化为磷酸和聚偏磷酸,而聚偏磷酸的强烈脱水感化又促使氢氧化镁和氢氧化铝的脱水反响进行得更完整.经由过程互相促进,使三者自身的感化能更充分施展,从而加强了脱水吸热.成炭结焦隔氧隔热等阻燃感化,表现出协同效应.1.2.3 与卤系阻燃剂的协同效应卤系阻燃剂具有很强的阻燃机能,但其燃烧时发烟量大一向是难以解决的缺陷.氢氧化镁具有很好的抑烟后果,是以人们对二者的复合运用进行了较多研究.崔永岩等研究了在含溴锑阻燃剂的聚丙烯中添加不合份量的氢氧化镁对材料氧指数的影响,以为在低添加量时产生干扰感化,高添加量时产生协同效应.临盆厂家深圳市宏泰基实业有限公司是一家致力于环保型阻燃剂研发.临盆和发卖为一体的专业厂商.公司成立于2004年,厂房占地面积约3000多平米,车间情况安静卫生,装备先辈齐备,公司现有技巧研发人员12人,一线工人五六十人.宏泰基实业将建立谨小慎微.克意朝上进步的企业精力,一步一个脚印的稳步成长.宏泰基在环保阻燃剂方面已取得了必定成绩,失去自立开辟的改性氢氧化镁.改性氢氧化铝.微胶囊红磷.改性硼酸锌.无卤阻燃剂.高效化学改性阻燃剂等一批环保型阻燃剂.产品在实践中不竭成熟,克意使本身的产品相符国际环保请求:①欧盟ROHS指令②索尼SS-00259尺度. 氢氧化镁.氢氧化铝等阻燃剂产品获得了宽大客户的一致承认.姑苏市博洋化学品有限公司是一家集研发.临盆.发卖为一体的专业化学品企业.公司重要从事光伏太阳能及半导体行业电子化学品.水处理化学品.化工原料.....丹东天赐阻燃材料科技有限公司有关氢氧化镁的产品:高纯氢氧化镁.氢氧化镁氢氧化镁水处理.氢氧化镁脱硫剂.氢氧化镁阻燃剂.深圳市锦龙(昊)辉实业有限公司辽阳富达化公司(南海办)上海城锐工商业公司等公司都是临盆氢氧化镁产品的公司.国外商标有MagShield M,S(美国).FR-20(以色列).价钱氢氧化镁是今朝正推广的无公害无机阻燃剂,它在临盆.运用和放弃进程中均无有害物质排放,不影响是指电断气缘性,并且还能中和燃烧进程中产生的酸性与腐化性气体,是一种情况呵护型绿色阻燃剂.氢氧化镁是无卤阻燃剂系列产品中最便宜的阻燃剂,其道理是在340度时释放出结晶水一向到490度,温度再高消融,氢氧化镁具有消烟阻燃环保等特征,就是单独运用添加量大,如今2500元阁下一吨.汗青与远景瞻望氢氧化镁作为阻燃剂正式投入工业化临盆始于1978年,之后,关于氢氧化镁的基本研究和运用研究日趋繁华.不竭深刻,几乎历次国际阻燃学术研究会上都有这方面的内容.美国事世界上氢氧化镁产量最大的国度,据Walter的剖析,1997年美国氢氧化镁的产量达到37万t,个中作为阻燃剂运用的氢氧化镁总量为 1.5~2.0万t.今朝的年增长率为8%,跟着阻燃剂无卤化趋势的成长,估计到2005年,年增长率会达到10%~15%.日本是氢氧化镁阻燃剂工业化临盆最早的国度,1975年协和公司成功研制了特别大晶粒.低概况积的氢氧化镁阻燃剂,随后三菱公司又将氢氧化镁与聚丙烯制成阻燃复合伙料投放市场.今朝日本氢氧化镁的临盆厂家已超出10家,临盆才能达到50万t,个顶用于阻燃剂的氢氧化镁超出2.4万t,且以10%~12%的年增长率在增长.欧洲阻燃剂的消费量1995年为26万t,无机阻燃剂氢氧化镁和氢氧化铝占统治地位,约占48%.个中氢氧化镁仍呈增长势头,到2000年增长率约为6%~8%.我国氢氧化镁阻燃剂的开辟运用起步较晚,80年月以来,有杭州化工研究所.江苏海水分解运用研究所等对其制作工艺和运用进行了研究.今朝的临盆厂家许多,年现实总产量已达到1000万t.而我国临盆氢氧化镁的资本种类和起源上与日底细比具有无可争议的优势,与美国比拟也八两半斤,在青海盐湖储藏着MgCl232亿t.MgSO416亿t,还有丰硕的卤水资本,山东潍坊也蕴含着大量的卤水资本,并且潍坊作为中国的阻燃基地,在氢氧化镁这个产品中具有较为成熟的技巧资本,尤以潍坊海鲁镁业.潍坊化工场等厂家.这些前提对成长氢氧化镁阻燃剂都是十分有利的.跟着氢氧化镁阻燃剂研究的深刻和运用规模的扩展,氢氧化镁阻燃剂的往后成长趋势应向以下几个方面.1.简化氢氧化镁制备工艺,削减水镁矿破碎摧毁的能耗问题.2.阻燃剂力度超细化:当氢氧化镁阻燃剂的添加量增长时,为了更好施展阻燃后果及削减对力学机能的影响,应之辈超细氢氧化镁,可以像纳米级氢氧化镁阻燃剂成长.3.概况活性处理技巧:针对不合的材料选择适合的概况活性剂及最佳用量,进步氢氧化镁阻燃基于高分子聚合物的相容性.4.协同复合技巧:积极开展复合阻燃剂的研究,选择适合的阻燃剂与氢氧化镁阻燃剂相合营,有用地进步系统的阻燃剂机能,解决氢氧化镁高添加量所带来的聚合物力学机能大幅度降低的问题.。
纳米氢氧化镁
产品描述:
纳米级氢氧化镁产品具有纯度高、流动性好、粒度超细化、纳米片状结构的特点,是天然氢氧化镁、矿石和普通合成氢氧化镁产品所无法比拟的,纳米氢氧化镁分子式Mg(OH)2,相对分子质量58.30。
白色微细粉,无毒、无味、无腐蚀,相对密度2.36。
折射率1.561。
350℃开始分解,430℃时分解迅速,490℃时全部分解。
溶于强酸溶液及铵盐溶液,不溶于水。
技术指标
型号
SH880SH888
指标
外观白色微细粉末白色微细粉末Mg(OH)2含量≥99≥99
表观密度0.2--0.4g/cm30.2--0.4g/cm3
灼烧失量≤30%≤30%
酸不溶物≤0.1≤0.1
ph值(10%水悬浮液)8-98-9
铁≤0.01≤0.01
水份≤0.3≤0.3
白度≥93≥93
粒径≤1um≤1um
有机表面处理无处理
用途:本品具有阻燃、消烟、防滴、填充等多重功能:
1、为作为添加型高抑烟阻燃剂广泛应用于各种复合材料(如EVA、PP、PE、PVC、PS、ABS等);
2、可制备各种无卤低烟阻燃复合功能材料,主要有电缆护套料、绝缘料、改性PP、热收缩塑
料等;
3、不饱和树脂、聚脂、油漆和涂料。
4、环境友好型催化材料,将其应用于酯化反应、烷基化反应等。
5、选择性紫外阻隔材料,作为光稳定剂。
6、特种军工材料。
包装:内塑料薄膜外纸塑复合袋,20公斤/袋
细微之处见真情,纳米改性两相亲!。
纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质李亚娟1,*詹晖2刘素琴1黄可龙1周运鸿2(1中南大学化学化工学院,长沙410083;2武汉大学化学与分子科学学院,武汉430072)摘要:合成了纳米氢氧化镁作为聚氧化乙烯(PEO)基聚合物电解质的增塑剂和阻燃剂,并对其进行X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和热重(TG)分析研究.制得的氢氧化镁为片状六方晶体,尺寸在50-80nm 之间,纳米氢氧化镁在340℃时开始热分解.对纳米氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质的电化学研究结果显示:纳米氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质的离子电导率随着添加纳米氢氧化镁的质量分数的增加先增大后减小,其在5%-10%之间时,复合聚合物电解质的离子电导率达到最大值.纳米氢氧化镁的添加使复合聚合物电解质的阳极氧化电位有一定程度的提高,纳米氢氧化镁具有改善PEO 阳极抗氧化能力的作用.关键词:锂离子电池;纳米氢氧化镁;阻燃;聚氧乙烯;聚合物电解质中图分类号:O646Nanosized Flame Retarded Hydroxide Magnesium/Poly(ethylene -oxide)Composite Polymer ElectrolyteLI Ya -Juan 1,*ZHAN Hui 2LIU Su -Qin 1HUANG Ke -Long 1ZHOU Yun -Hong 2(1College of Chemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha 410083,P.R.China ;2College of Chemistry and Molecular Sciences,Wuhan University,Wuhan 430072,P.R.China )Abstract :We prepared nanosized hydroxide magnesium (Mg(OH)2)as a plasticizer and a flame -retarding additive for a poly(ethylene -oxide)(PEO)based polymer electrolyte.We characterized the prepared compound using transition electron microscopy (TEM),X -ray diffraction (XRD),and thermogravimetry (TG).The prepared hydroxide magnesium particles are hexagonal crystals with sizes of 50-80nm.The decomposition of the prepared nanosized hydroxide magnesium started at 340℃.Electrochemical measurements shows that the ionic conductivity of the Mg(OH)2/PEO composite polymer electrolytes (CPEs)increases initially and then decreases with an increase in hydroxide magnesium content.It reaches a maximum when the hydroxide magnesium mass fraction is between 5%and 10%.The anodic decomposition potential of the CPEs increases to a certain extent as the hydroxide magnesium content increases.Hydroxide magnesium has a positive influence on the electrochemical stability of PEO.Key Words :Lithium ion battery;Nanosized hydroxide magnesium;Flame -retarding;Poly(ethylene -oxide);Polymer electrolyte[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2010,26(9):2387-2391目前,已经商品化的锂离子电池基本上采用有机液态电解液.而有机液态电解液沸点低,易燃烧,这就限制了锂离子电池的发展.采用不挥发的聚合物固体电解质是解决这一问题的有效途径之一.聚氧化乙烯(PEO)具有独特的分子结构和空间结构,它既能提供足够高的给电子基团密度,又具有柔性聚醚链段,因此,能够以笼囚效应有效地溶解阳离子[1],是目前研究得最广泛深入的锂离子聚合物固体电解September Received:January 15,2010;Revised:May 13,2010;Published on Web:June 23,2010.*Corresponding author.Email:yajuanlee@;Tel/Fax:+86-731-88879850.The project was supported by the National Science Foundation for Post -doctoral Scientists of China (20080440989)and Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (20090162120011).中国博士后基金(20080440989)和高等学校博士学科点专项科研基金(20090162120011)资助项目鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica2387Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.26质体系.锂离子在PEO基聚合物电解质中的迁移过程可以认为是锂离子与氧官能团的配位与解离过程.在电场作用下,随着高弹态中分子链段的热运动,迁移离子与氧基团不断发生配位-解离.通过局部松弛和PEO的链段运动进行快速迁移.该运动主要发生在无定形相中,电导率比在晶相中高2-3个数量级[1].对于PEO聚合物电解质而言,由于锂离子的迁移主要是在聚合物的非晶区进行,而PEO易结晶,因此其室温或低于室温时的电导率比较低,大都小于10-6S·cm-1,限制了纯PEO聚合物电解质的应用.为抑制PEO结晶以提高聚合物电解质的离子电导率,目前采用的方法主要有:(1)通过与其他聚合物[2-5]或无机物[6-17]共混,以破坏PEO分子链排列的规整性,获得非晶结构,提高离子电导率;(2)通过形成无规共聚物[18]、嵌段共聚物[19]、梳形共聚物[20-22]、超枝化和星形聚合物[23-25]以及交联[26],以破坏PEO的结晶,提高离子电导率.PEO与无机颗粒特别是纳米级粉末进行复合是改善PEO基聚合物电解质性能最有效、最简单的方法.许多高比表面的颗粒如SiO2[10]、TiO2[11]、MgO[12]、Al2O3[13]、铁电材料BaTiO3和SrTiO3[14]、LiAlO2[15]、导电的碳黑[16]和AlBr3[17]等被作为填料加入聚合物基体中,制得的复合聚合物电解质(CPE)的机械性能和电化学性能方面都有明显提高.对于此类复合材料机械性能的提高,可用无机粉状材料填充高分子材料增强理论来解释.无机粉末粒子和聚合物分子链通过范德华力相互作用,形成一种三维网络结构,当聚合物分子链受到应力作用时,可以通过网络交联点将应力分散到其他分子链上,这样即使其中一根分子链断裂,其它链可以照样起作用,而不至于危及整体.加入无机填料后,CPE的电导率升高是因为:一方面填料与聚合物相互作用,尤其是纳米级的微粒能分散于聚合物分子之间,影响聚合物电解质在室温下的相组成,增大了体系的无定形相含量,提高了分子链段的蠕动能力[27];另一方面,填料作为Lewis 酸与锂盐负离子X-及PEO中的O等Lewis碱发生反应,减少Li+-X-离子对,增大了自由载流子的数目,而且也减弱了O-Li+相互作用,使锂离子更容易传输,从而增大了离子电导率.另外不论是物理改性还是化学改性PEO基聚合物电解质的主要成分还是聚醚链锻,通过理论计算PEO的氧指数(LOI)在17.5%左右.一般认为LOI≥27%的物质为阻燃性物质.据此可知PEO属于易燃物,所以提高其阻燃性也是至关重要的.因此填充的无机纳米颗粒如果具有阻燃性能,复合聚合物电解质的电化学性能和安全性能都会有很大的提高.氢氧化镁(Mg(OH)2)属于添加型无机阻燃剂,它的热分解温度高,初始分解温度为340℃,到490℃时分解完全[28].受热分解产生水,同时吸收大量热.吸热总量为44.8kJ·mol-1.它还能促进聚合物的成炭作用,形成保护层.与同类无机阻燃剂相比,在使高分子材料获得优良的阻燃效果之外,还能够抑制烟雾和卤化氢等毒性气体的生成.氢氧化镁在生产、使用和废弃物产生的过程中均无有害物质排放,是一种环境友好的绿色阻燃剂.本文制取了纳米级氢氧化镁,将纳米级氢氧化镁与PEO复合制取聚合物电解质.1实验部分1.1纳米氢氧化镁的制备采用沉淀法制备氢氧化镁.分别称取适量的Mg(NO3)2·6H2O(分析纯,上海试剂厂)和十二烷基磺酸钠(Aldrich)置于烧杯中,加入二次水,将烧杯于90℃水浴中搅拌使其溶解.另称取适量LiOH·H2O(分析纯,上海试剂厂)溶于水中,将LiOH溶液缓慢加入到上面的Mg(NO3)2溶液中,加入的同时迅速搅拌.保持混合物在90℃水浴中继续搅拌1h.将产物抽滤后置于真空干燥箱内80℃烘干.1.2复合聚合物电解质膜的制备采用溶液浇注法制备复合聚合物电解质膜.称取所需量的LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)(Aldrich)和纳米Mg(OH)2,加入一定量的甲醇(分析纯,上海试剂厂)中,磁力搅拌4h分散均匀.按PEO中乙氧基与锂盐的物质的量之比为20∶1来称取PEO(MW=4×106, Aldrich),并加入到上述混合液中,继续磁力搅拌24 h.待物料混合均匀后,将其倒入聚四氟乙烯平底圆盘中.常温下,于通风橱中缓慢挥发溶剂,溶剂挥发完毕便得到复合聚合物电解质薄膜,然后将电解质薄膜转移到真空干燥箱中,在70℃真空干燥48h.将干燥好的膜放入充满氩气的手套箱内保存备用. 1.3离子电导率的测定电导率的测定使用的仪器是荷兰ECO CHEMIE公司生产的AUTOLAB PGSTAT12型电化学工作站.在充满氩气的手套箱中,将一定厚度的2388No.9李亚娟等:纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质聚合物电解质膜夹入两个面积为0.8cm 2的不锈钢阻塞电极之间,并密封.测量其交流阻抗谱.通过阻抗谱图拟合求出电解质膜的本体电阻R .根据公式σ=L /(R ·S )计算电解质膜电导率.式中σ为聚合物电解质膜的电导率;L 为电解质膜厚度;R 为聚合物电解质膜的本体电阻;S 为电解质膜面积.测试不同温度下电解质膜的电导率时,将待测体系在指定温度下恒温3h 以达到充分的热平衡.频率范围1-105Hz,电压振幅为5mV.1.4电化学稳定窗口的测定电解质的电化学稳定窗口是表征电解质的重要参数之一,由于锂离子电池使用具有高氧化电位的正极材料(一般大于4V),因此电解质必须具有宽的电化学稳定窗口.电化学稳定窗口测定采用的是上海辰华仪器公司生产的CHI600型电化学工作站.采用线性扫描法测量电化学稳定窗口,铂电极为工作电极,锂片为对电极和参比电极,电流突然增大的点所对应的电位即认为是聚合物电解质的电化学稳定窗口电位.扫描速率为1mV ·s -1.1.5性质表征X 射线衍射(XRD)测试采用的是日本岛津公司生产的XRD6000型X 射线粉末衍射仪,采用Cu 靶K α,加速电压为30kV,电流为30mA,扫描速率为4(°)·min -1,扫描范围10°-80°;采用JEM -2010型透射电子显微镜(TEM)(日本)对制得的氢氧化镁形貌进行观察.热重(TG)分析采用北京光学仪器厂生产的WCT -1A 型微机差热天平.温度范围是:室温-800℃,升温速率10℃·min -1.2结果与讨论2.1改性氢氧化镁的制备与表征图1是直接沉淀法合成的氢氧化镁的透射电镜照片,由图1可看出,制得的氢氧化镁具有片状六方形结构,并且尺寸在50-80nm 之间.图中氢氧化镁周围有尺寸只有几个纳米的小颗粒,可能是少量残留在样品中的十二烷基磺酸锂.图2是氢氧化镁XRD 图谱,其主峰完全符合六方Mg(OH)2晶体结构.谱图中2θ角为18.6°、32.8°、38.0°、50.8°、58.6°、62.1°、68.2°、68.8°和72.0°时分别出现的是(001)、(100)、(101)、(102)、(110)、(111)、(103)、(200)和(201)衍射峰.但(103)和(200)基本重合,说明部分氢氧化镁片状六方形结构不够完整,这从图1中也可以观察到部分氢氧化镁晶体不是规则的六方形.图3是氢氧化镁的热重曲线,在100℃以内约5%的失重主要来源于产物中物理吸附的水份的蒸发.340-390℃温度区间的失重是氢氧化镁的热分解失水过程.从热重曲线还可以看出,在200-250℃温度区间有个微弱的失重,主要来源于产物中残留的少量的十二烷基磺酸锂的分解.图3氢氧化镁的热重曲线Fig.3Thermogravimetric curve of Mg(OH)2图1氢氧化镁的透射电镜照片Fig.1TEM image of Mg(OH)2图2氢氧化镁的XRD 图谱Fig.2XRD pattern of Mg(OH)22389Acta Phys.-Chim.Sin.,2010Vol.262.2氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质的电化学性能图4是复合聚合物电解质PEO 20LiTFSI+氢氧化镁的电导率随氢氧化镁添加量的变化曲线,由图可知不论是在25℃还是60℃,复合聚合物电解质的离子电导率随氢氧化镁添加量的增加先增大后减小,在5%-10%之间达到最大值,这是因为改性氢氧化镁的加入抑制PEO 的结晶,使聚合物向易于离子传输的非晶态结构转变.纳米氢氧化镁添加量为15%时复合聚合物电解质的离子电导率虽然开始降低,但仍然高于没添加纳米氢氧化镁的纯PEO 聚合物电解质的离子电导率.而纳米氢氧化镁添加量达到30%时,复合聚合物电解质的离子电导率低于纯PEO 聚合物电解质的离子电导率.这说明纳米氢氧化镁的添加量过多反而会阻碍PEO 分子的链段运动,从而导致离子电导率降低.从图4还可看出,随着温度的升高相同组成的复合聚合物电解质的离子电导率先快速升高,60℃之后离子电导率升高趋缓.这主要是PEO 分子在60℃开始熔融,低于60℃时,随着温度提高,无定型相增加,故离子电导率增加.而高于60℃时,温度增加,无定型相的含量增加不明显,故离子电导率增加趋缓.图5和图6分别是复合聚合物电解质在25和80℃时的阳极氧化曲线.由图5和图6可以很清楚地看出,不论在25℃还是在80℃,纯PEO 聚合物电解质的阳极抗氧化电位约在4.5V,而添加了纳米氢氧化镁的复合聚合物电解质的阳极抗氧化电位有一定提高.这说明纳米氢氧化镁对提高PEO 聚合物电解质的电化学稳定性有很好的作用.研究者普遍认为无机粉末的加入,吸收了聚合物电解质中的杂质、氧气和残余水份,使这些活性小分子不能参与电极反应,从而使得聚合物电解质的阳极抗氧化能力得到提高[14].3结论纳米氢氧化镁/PEO 复合聚合物电解质中,随着纳米氢氧化镁添加量的增加,复合聚合物固体电解质的离子电导率先增加后减小,添加量在5%-10%之间,复合聚合物电解质的离子电导率达到最大值,添加量大于15%后,复合聚合物电解质的离子电导率低于未添加纳米氢氧化镁的纯PEO 聚合物电解质的离子电导率.同时,纳米氢氧化镁可提高PEO 聚合物电解质的阳极抗氧化能力,对提高聚合物电解质的电化学稳定性有很好的作用.这些研究结果图6复合聚合物电解质在80℃时的阳极氧化曲线Fig.6Anodic decomposition curves of the CPEsat 80℃图4不同温度下复合聚合物电解质离子电导率随氢氧化镁质量分数(w )的变化曲线Fig.4Ionic conductivity of composite polymer electrolyte as a function of hydroxide magnesium mass fraction (w )at different temperatures图5复合聚合物电解质在25℃时的阳极氧化曲线Fig.5Anodic decomposition curves of the CPEsat 25℃2390No.9李亚娟等:纳米阻燃氢氧化镁/聚氧化乙烯复合聚合物电解质表明,纳米氢氧化镁/PEO复合聚合物电解质相比纯PEO聚合物电解质的综合性能有很大提高.存在的主要问题是氢氧化镁在PEO中的分散性有待改善.合成更小颗粒的氢氧化镁,并通过在氢氧化镁颗粒表面接上一定的有机基团,是改善氢氧化镁颗粒在PEO中的分散性的重要方法,这也是我们以后关于纳米氢氧化镁/PEO复合聚合物电解质研究工作的重要内容.References1Armand,M.Solid State Ionics,1994,69:3092Glasse,M.D.;Idris,R.;Latham,R.J.;Linford,R.G.;Schlindwein, W.S.Solid State Ionics,2002,147:2893Park,Y.W.;Lee,D.S.J.Non-Cryst.Solids,2005,351:1444Itoh,T.;Hirata,N.;Wen,Z.Y.;Kubo,M.;Yamamoto,O.J.Power Sources,2001,97-98:6375Yu,X.Y.;Xiao,M.;Wang,S.J.;Zhao,Q.Q.;Meng,Y.Z.J.Appl.Polymer Sci.,2010,115:27186Li,X.L.;Guo,J.;Wu,Q.;Cheng,Y.;Long,Y.C.;Jiang,Z.Y.Acta Phys.-Chim.Sin.,2005,21:397[李雪莉,郭娟,吴强,程岩,龙英才,江志裕.物理化学学报,2005,21:397]7Sumathipala,H.H.;Hassoun,J.;Panero,S.;Scrosati,B.Ionics, 2007,13:2818Wang,L.S.;Yang,W.S.;Li,X.W.;Evans,D.G.Electrochem.Solid-State Lett.,2010,13:A79Rossi,N.A.A.;West,R.Polym.Int.,2009,58:26710Walls,H.J.;Zhou,J.;Yerian,J.A.;Fedkiw,P.S.;Khan,S.A.;Stowe,M.K.;Baker,G.L.J.Power 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氢氧化镁阻燃剂姓名:单显朋学号:20130591 班级:材料1305班【摘要】:随着高分子材料日新月异飞速发展,高分子复合材料应用在人类生活的每一个领域,高分子材料的阻燃技术发挥着越来越重要的作用,市场发展的需要,对氢氧化镁的阻燃剂的研发方向也有着改变,更加注重对氢氧化镁的阻燃剂新的性能的研究,励志开发出更加高效的阻燃剂适应市场的进一步的发展。
无论从合成资源还是从天然资源制得的氢氧化镁,用于阻燃剂量与日俱增,利用我国丰富的镁资源,依托技术创新开发高附加值的阻燃性氢氧化镁,是镁盐行业面临地一个共同课题。
氢氧化镁是阻燃性能好的高效无卤阻燃剂,火灾后不会产生二次污染,都具有抑烟性强、无毒、无腐蚀、不挥发、不析出、安全等特点,已经被公认是环保型阻燃剂,正因为氢氧化镁的安全、环保特性,在塑料、电缆、橡胶等行业得到广泛的应用。
我国拥有丰富的含镁矿物、富镁废弃物资源,因此氢氧化镁阻燃填料的前景是十分广阔的。
本文简单介绍了阻燃剂的分类,氢氧化镁阻燃机理。
重点介绍了氢氧化镁阻燃剂的作用、研究现状和发展方向。
并指出氢氧化镁阻燃剂是一种新型的,环境友好型的无机阻燃剂。
【关键词】:氢氧化镁阻燃剂环保发展方向【前言】:随随着高分子材料的发展,高分子材料的易燃性日益受到了人们的重视,对阻燃剂的需求量也随之增加。
然而,随着人们对环境等因素提出了更加严格的要求,阻燃的无卤化、高效性、抑烟性、无毒成为未来的发展趋势。
1.阻燃剂的分类阻燃剂按化学成份可以分为有机阻燃剂和无机阻燃两大类。
有机阻燃剂又分为磷系和卤系两个系列。
由于有机阻燃剂存在着分解产物毒性大、烟雾大等缺点,正逐步被无机阻燃剂所替代。
无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化锡、氧化钼、钼酸铵、硼酸锌等,其中以氢氧化铝和氢氧化镁因分解吸热量大,并产生H2O可起到隔绝空气作用,其分解后氧化物又是耐高温物质,故二种阻燃剂不仅可起到阻燃作用,而且可以起到填充作用,它所具有不产生腐蚀性卤气及有害气体、不挥发、效果持久、无毒、无烟、不滴等特点。
氢氧化镁阻燃剂简介氢氧化镁简称MH分子式Mg(0H)2分子量重58.33.白色粉末,相对密度2.39。
折射率1.561-1.581。
在300C以下稳定,320C幵始分解,生成氧化镁和水,430 C 时分解速度最快,490 C时分解完结。
溶于烯酸和铵盐溶液,不溶于水、乙醇。
氢氧化镁不仅有阻燃作用,还有一眼功能,无毒、无腐蚀性,多种性能优于氢氧化铝,安全廉价,属于环保型无机阻燃剂。
阻燃机理氢氧化镁在受热时(340-490度)发生分解吸收燃烧物表面热量到阻燃作用;同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气,分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行。
氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生,而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收橡胶、塑料等高分子燃烧所产生的有害气体和烟雾,活性氧化镁不断吸收未完全燃烧的熔化残留物,从使燃烧很快停止的同时消除烟雾、阻止熔滴,是一种新兴的环保型无机阻燃剂。
分类阻燃剂按化学成份可以分为有机阻燃剂和无机阻燃两大类。
有机阻燃剂又分为磷系和卤系两个系列。
由于有机阻燃剂存在着分解产物毒性大、烟雾大等缺点,正逐步被无机阻燃剂所替代。
无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化锡、氧化钼、钼酸铵、硼酸锌等,其中以氢氧化铝和氢氧化镁因分解吸热量大,并产生H20可起到隔绝空气作用,其分解后氧化物又是耐高温物质,故二种阻燃剂不仅可起到阻燃作用,而且可以起到填充作用,它所具有不产生腐蚀性卤气及有害气体、不挥发、效果持久、无毒、无烟、不滴等特点。
活性氢氧化镁:活性氢氧化镁阻燃剂,广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料(聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶)及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中,特别是对矿用导风筒涂覆布、PVC整芯运输带、阻燃胶板、蓬布、PVC电线电缆料、矿用电缆护套、电缆附件的阻燃、消烟抗静电,可代替氢氧化铝,具有优良的阻燃效果。
种类间比较目前国内氢氧化铝用量较多,但随着高聚物加工温度的提高,氢氧化铝易分解,降低阻燃作用,氢氧化镁较氢氧化铝具有如下优点:①氢氧化镁热分解温度达330 °C,比氢氧化铝高100 °C,故有利于塑料加工温度的提高,加快挤塑速度,缩短模塑时间;②氢氧化镁与酸的中和能力强,可较快地中和塑料燃烧过程产生的酸性气体SO2 NOx、CO2等;③氢氧化镁分解能高,有利于吸收燃烧热,提高阻燃效率;④氢氧化镁抑烟能力强、硬度小,对设备摩擦小,有助于延长生产设备寿命氢氧化镁阻燃剂的改性研究氢氧化镁阻燃剂的阻燃效果很低, 单独使用时添加量需要在50%以上时才具有较好的阻燃效果,但这样影响了聚合物材料的加工性能和物理力学性能。
氢氧化镁阻燃原理1. 引言随着现代工业的发展,阻燃材料的需求日益增加。
氢氧化镁作为一种常见的阻燃剂,被广泛应用于各种材料中,如塑料、纺织品、电线电缆等。
本文将详细解释与氢氧化镁阻燃原理相关的基本原理。
2. 阻燃剂的作用机制在了解氢氧化镁的阻燃原理之前,我们先来了解一下阻燃剂的作用机制。
阻燃剂是一类能够改善可燃物抗火性能的物质。
它们通过以下几种机制起到防止火焰蔓延和延长材料自燃时间的作用:•界面屏障效应:阻止火焰接触可燃物表面,减少传播速度;•消耗反应:吸收火焰中的能量,降低温度;•绝缘效应:降低可燃物表面温度;•分散效应:分散火焰和可燃物之间的接触面积。
3. 氢氧化镁的特性在介绍氢氧化镁的阻燃原理之前,我们先来了解一下氢氧化镁的基本特性。
3.1 物理性质•分子式:Mg(OH)2•分子量:58.32 g/mol•密度:2.36 g/cm³•熔点:350 °C3.2 阻燃性能氢氧化镁具有良好的阻燃性能,主要体现在以下几个方面:•高吸热性:当氢氧化镁加热至其熔点时,会吸收大量热量,从而降低周围温度;•释放水分:加热后,氢氧化镁会释放出大量结晶水,将火焰温度降低;•形成保护层:当火焰接触到含有氢氧化镁的材料表面时,会形成一层保护层,防止火焰进一步蔓延。
4. 氢氧化镁阻燃原理了解了阻燃剂的作用机制和氢氧化镁的特性后,我们来详细解释一下与氢氧化镁阻燃原理相关的基本原理。
4.1 吸热反应当氢氧化镁加热时,它会发生吸热反应,即吸收周围环境的热量。
这是因为在氢氧化镁的分子中存在结晶水,当加热至其熔点时,结晶水会逐渐蒸发并释放出大量的潜热。
这个过程需要消耗大量的能量,从而降低了周围环境的温度。
4.2 水分释放当氢氧化镁加热时,它会释放出结晶水。
这个过程称为脱水反应。
脱水反应是一个吸热过程,需要消耗大量的能量。
通过释放结晶水,氢氧化镁可以降低火焰温度,并减缓火焰传播速度。
4.3 形成保护层当火焰接触到含有氢氧化镁的材料表面时,氢氧化镁会与火焰中的水分发生反应生成氢氧化镁胶凝体(Mg(OH)2)。
硬脂酸湿法改性纳米氢氧化镁的研究摘要:为了克服纳米氢氧化镁与非极性的高分子材料相容性差的缺陷,本文选用硬脂酸酸对纳米氢氧化镁进行湿法改性。
通过改性后的产品活化指数的测定,确定较好的改性条件(湿法改性的时间及改性剂用量);通过性能测试(沉降体积、黏度、比表面积等),测定改性效果。
关键词:湿法改性纳米氢氧化镁是目前发展较快的一种阻燃剂,具有无毒、无烟、无腐蚀性、分解温度高(340℃~490℃)、高效基材成碳作用、价格便宜等优点,通常作为填充性阻燃剂用于塑料等高分子材料[1]。
随着高分子材料中氢氧化镁含量的增加,其加工性能和机械性能也急剧下降,以致于不能用于阻燃。
因此如何克服这些缺陷成为纳米氢氧化镁阻燃剂研制和应用的一个关键问题。
目前主要通过湿法改性来改善氢氧化镁的表面性能,提高其与高分子材料的相容性。
本文选择价格低廉的硬脂酸作为湿法改性剂,通过改性后的产品活化指数的测定,确定较好的改性条件(湿法改性的时间及改性剂用量);通过性能测试(沉降体积、黏度、比表面积等)评价改性效果。
一、实验方法1.试剂与仪器纳米氢氧化镁由山东鲁华化工有限公司生产。
硬脂酸、液体石蜡、DOP(邻苯二甲酸二异辛酯)、甲苯、乙醇均为分析纯试剂,由国药集团化学试剂有限公司生产。
旋转黏度计,NDJ21型,上海同济大学机电厂;比表面积测定仪,Model ST-2000型,北京市北分仪器技术公司;红外光谱仪,TENSOR27型,德国BRUKER公司。
2.湿法改性方法将10g纳米氢氧化镁、90mL去离子水依次加入三口烧瓶(100mL),搅拌、加热。
当浆料加热到一定温度时,加入改性剂(改性剂质量以纳米氢氧化镁质量为基准),保温反应30min。
浆料过滤,滤饼用去离子水洗涤(25mL*4),干燥得产品。
3.湿法改性产品性能测试活化指数检测步骤如下:改性后产品加入到盛有蒸馏水的烧杯中,搅拌,静置1h。
将沉降于烧杯底部的样品过滤,干燥。
用加入产品的质量减去沉降于烧杯底部的样品质量,即可得到漂浮部分的质量。
纳米氢氧化镁的用途
阻燃作用
纳米氢氧化镁分解时需要吸收大量的热,同时释放出结合水可以降低基体材料的温度,分解产生的氧化镁又是很好的耐火材料。
所以它可以作为阻燃剂添加到橡胶和塑料等高分子材料基体中。
经表面改性后纳米级的氢氧化镁颗粒与基体材料有很好的相容性,对基体材料的理化性能没有损伤,还可以起到增强补韧的作用。
而且纳米氢氧化镁颗粒活性高,分解速度快,阻燃效果优异。
保鲜剂与食品添加剂
纳米氢氧化镁是一种颜色环保的食品保鲜剂。
土豆储藏时其表面涂一层30%(质量分数)的氢氧化镁乳液,可以有效地阻止植物病原体产生。
用纳米氢氧化镁处理过的鱼内制品,可防止肉组织生物降解,并保持弹性和柔软。
此外,纳米氢氧化镁还可作为纳米氧化镁前驱体和烟气脱硫和重金属脱除剂使用。
纳米级氢氧化镁阻燃剂的研究现状氢氧化镁作为阻燃剂的阻燃机理为:氢氧化镁受热分解时,释放出H2O,同时吸收大量的潜热,这就降低了树脂在火焰中实际承受的温度,具有抑制高聚物分解和可燃性气体产生的冷却效应。
分解后生成的MgO 是良好的耐火材料,也能帮助提高树脂抵抗火焰的能力,而且氢氧化镁的热分解温度高达340 ℃,因此,其阻燃性能十分优越。
但普通氢氧化镁用于聚合物阻燃的主要缺点是阻燃效率低以及与基体的相容性差,要使材料的阻燃性能达到一定要求,氢氧化镁的添加量通常要高达50 %以上,这样会对材料的力学性能和加工性能影响很大,难以达到使用要求。
为了使氢氧化镁能更好地用于塑料阻燃,国内外不少研究机构已成功地开发出了不同性能的氢氧化镁。
美国Solem 公司开发出了分散性良好,加工温度可达332 ℃的优质氢氧化镁。
日本协和化学工业自1973 年开始研究特殊大晶粒,低比表面积的氢氧化镁,1975 年研究成功。
该机构最近又开发出了氢氧化镁薄片状粒子和纤维状结晶,但该项技术并未公开。
大连理工大学也曾研制出晶粒尺寸大、比表面积小、具有优良阻燃性能的新型氢氧化镁。
江苏海水综合利用研究所、兰州化学工业公司研究院以及中科院青海盐湖研究所等相继致力于研制特殊晶形的氢氧化镁阻燃剂。
应用研究表明:当加入的氢氧化物粒径减小到 1 µm 时,其阻燃聚合物体系的氧指数显著提高。
不少文献报道随着粒径的减小,无机粒子对聚合物材料有增强增韧的作用。
因此,超细化成为氢氧化镁阻燃剂的一个重要发展方向。
在材料科学里面,人们将超细微粒子称谓纳米粒子,是一种介于固体和分子间的亚稳中间态物质。
纳米氢氧化镁是指颗粒粒度介于1~100 nm 的氢氧化镁,作为一种纳米材料,它具有纳米材料所具有的共同特点,即小尺寸效应,量子尺寸效应,表面效应,宏观量子效应等,用它填充于复合材料中能大大提高材料的阻燃性能、力学性能和其它性能。
研究表明,采用纳米Mg(OH)2的塑料阻燃性能优于普通Mg(OH)2填充的塑料,具有更好的机械加工性,与含磷和卤素的有机阻燃剂相比,纳米氢氧化镁无毒,无味,且具有阻燃,填充,抑烟三重功能,是开发阻燃聚合物的理想添加剂,已受到人们的广泛关注。
姚佳良等研究了纳米氢氧化镁与微米氢氧化镁填充聚丙烯(PP)体系的阻燃性能、流动性能和力学性能。
实验结果表明:添加相同质量分数Mg(OH)2时,纳米Mg(OH)2填充体系的阻燃性能要好于微米Mg(OH)2填充体系,并在填充量为60 %时达到V-0 级标准,且发烟量少,流动性能和力学性能也要好于微米Mg(OH)2填充体系。
1 制备方法液相化学法是目前广泛采用的制备纳米氢氧化镁粉体的方法,已用于制备纳米Mg(OH)2的液相法有:直接沉淀法、水热反应法等。
1.1 直接沉淀法直接沉淀法是在金属盐溶液中加入沉淀剂,仅通过沉淀操作从溶液中直接得到某一目标金属的纳米颗粒沉淀物,将阴离子从沉淀中除去,经干燥即可得到纳米粉体。
常见的沉淀剂有NaOH、NH3.H2O、CO(NH2)2等。
该法操作简便易行,对设备、技术要求不高,不易引入杂质,产品纯度高,有良好的化学计量性,制备成本较低;但产品粒度较大,粒度分布较宽。
邱龙臻等以氯化镁、氢氧化钠为原料,采用表面活性剂包覆的溶液沉淀法制备出了不易团聚的纳米Mg(OH)2粉体,经透射电镜表征,其形态是短轴方向尺寸为6~9 nm,长轴方向尺寸为50~100 nm 的针状粒子。
随着Mg(OH)2粒径的减小,光致发光光强度显著增强。
将其以1︰1 的比例与EV A 混合,能很好地均匀分散在EV A 基体中,氢氧化镁几乎没有发生团聚现象。
而且,EV A/纳米Mg(OH)2复合材料也表现出了优异的阻燃性能,该材料的极限氧指数(LOI)为38.3,而相同填充量的EV A/ 微米级Mg(OH)2材料的LOI 仅为24。
王志强等以工业氯化镁、氨水为前驱体,在水-乙醇体系下合成了粒度为100~200 nm 的氢氧化镁超细粉体。
研究了水与乙醇的比例对粉体颗粒形貌、粒度、Mg2+沉淀率的影响。
1.2 水热反应法水热反应法是利用水热反应制备粉体的一种方法。
在高温高压下,反应物在水溶液或蒸汽等流体中反应生成目的产物,再经分离和热处理得到纳米粉体。
反应温度一般在100~400 ℃,压力从0.1 MPa~几十乃至几百MPa。
该法为各种前驱物的反应和结晶提供了一个在常压条件下无法得到的、特殊的物理和化学环境,粉体的形成经历了溶解-结晶的过程。
与其他制备方法相比,具有晶粒发育完整、粒度小、分布均匀、颗粒团聚较轻,易得到合适的化学计量物和晶形等优点。
也就是说,该法制备的纳米颗粒纯度高,分散性好,晶体好且大小可控。
林慧博等以氯化镁、氢氧化钠为原料,通过水热法合成了粒度小于100 nm 的纳米级、片状、粒度均匀且分散性好的氢氧化镁。
考察了反应温度、反应时间、镁离子初始反应浓度以及Mg2+与OH-的摩尔比对Mg(OH)2粒度和形貌的影响,得出了制备纳米级氢氧化镁的最佳条件。
但水热反应法等制备纳米Mg(OH)2过程复杂,从工业应用成本的角度考虑是不可接受的。
2 团聚问题团聚现象是纳米粉体制备及收集过程中一个难题。
纳米颗粒由于粒度小,表面原子比例大比表面积大,表面能大,处于能量不稳定状,因而很容易凝并、团聚,形成二次粒子,使粒子粒径变大,失去纳米颗粒所具备的特性,给纳米粉体的制备和保存带来了很大的困难。
在当今的纳米粉体制备工艺中,防止粒子团聚作为一项重要工作,其目的就是收集粒度分布较窄、分布均匀且无团聚大颗粒出现的高纯粉体。
2.1 团聚的分类纳米粉体的团聚可分为两种:软团聚和硬团聚。
软团聚主要是由颗粒间的静电力和范德华力所致,由于作用力较弱,可以通过一些化学作用或施加机械能的方式来消除;硬团聚形成的原因除了静电力和范德华力之外,还存在化学键作用,因此硬团聚体不易破坏,需要采取一些特殊的方法进行控制。
因此,研究纳米颗粒的团聚控制对纳米粉末制备极为重要。
2.2 影响团聚的因素和控制团聚的措施影响粉末团聚程度的因素很多,包括在粉末制备的各个步骤中,要有效地减少团聚就必须针对其形成原因,在制备过程中采取有效措施。
制备纳米Mg(OH)2的一个关键技术问题就是掌握解决粒子不会产生一次或多次团聚现象,而且稳定性要高,这就涉及到许多技术和工艺问题需要解决。
一般制备Mg(OH)2时易产生胶状物,不加处理,极易产生粒子团聚现象。
因此,在合适条件下沉淀时,需加入一种有效的表面活性剂,以使生成的Mg(OH)2经表面改性后不产生团聚,从而稳定地存在。
纳米Mg(OH)2颗粒表面吸附水分子形成氢键,-OH 基团间易形成液相桥,导致颗粒在干燥过程中强烈结合产生硬团聚。
因此,克服硬团聚的关键在于尽可能地除去水分子和表面自由非桥接羟基。
实际上,团聚问题贯穿整个工艺过程,故解决团聚问题不是轻而易举的,难度是不小的。
2.2.1 液相反应阶段反应时溶液的浓度、温度、pH、反应时间、反应物配比、表面活性剂及其加入量等都直接影响生成晶粒的尺寸及溶液的稳定性,从而决定了最后粉体的团聚程度。
吕建平等通过控制合成温度、反应物浓度、滴加速度,助剂用量可以有效控制氢氧化镁的形貌和粒径大小。
2.2.2 洗涤阶段众所周知,沉淀物中的水是引起纳米粒子团聚的因素之一,因此采用适当的洗涤方法将沉淀物中的水洗去是防止纳米粒子团聚的主要方式。
用表面张力小的有机溶剂充分洗涤纳米颗粒,可以置换颗粒表面吸附的水分,减小氢键的作用,减少颗粒聚结的毛细管力,使颗粒不再团聚。
目前此方法采用的洗涤溶剂为醇类,例如无水乙醇、乙二醇等。
用醇类可以洗去粒子表面的配位水分子,并以烷氧基取代颗粒表面的羟基团。
2.2.3 干燥阶段纳米材料的干燥是液相法制备纳米粉体不可避免的固-液分离过程,干燥方法对纳米粉体产品的团聚程度影响很大。
要获得团聚程度小或无团聚的干燥效果可以从降低表面张力,减少干燥时间等方面考虑。
实验证明,在保证沉淀物干燥完全的基础上,温度越低、时间越短越好。
目前,纳米粉体的干燥可采用以下几种方式:闪蒸、冷冻干燥、超临界干燥、喷雾干燥、真空干燥等。
2.2.4 表面活性剂表面活性剂主要是通过吸附改变粒子的表面电荷分布,产生静电稳定和空间位障稳定作用来达到分散效果,所以选择合适的表面活性剂是目前采用的粉体防团聚的主要措施之一。
纳米粒子具有极高的表面能,降低表面积从而降低表面能使吉布斯能减小,是一个自发的过程,这也是防团聚的原因及困难所在。
根据实验条件,选用合适的表面活性剂,合适的加入量,在不影响工艺性能及材料性能的前提下,使颗粒表面能下降,键合作用减弱或消失,从而起到防团聚的作用。
目前,在沉淀、洗涤和干燥过程都有加入表面活性剂的报道。
吕建平等以氯化镁为镁源,氨水或氢氧化钠为沉淀剂,在水溶性高分子化合物和表面活性剂的共同作用下,分别合成了针状、片状和棒状三种不同形貌的纳米氢氧化镁粉体。
除了以上针对各种原因的防团聚方法,还有电晕荷电、低温处理、超声波分散、表面包覆等物理方法。
3 结论目前中国在氢氧化镁的研究开发上,与国外相比还有较大的差距。
中国具有丰富的镁资源,研制附加值高、具有特殊性能的高科技的镁系产品具有重大的意义。
利用现有的镁资源来合成纳米级氢氧化镁,进而开发氧化镁纳米粉体是一种有效的途径,但这项工作还处于研究的起始阶段,还有许多技术和理论的问题有待于得到解决:(1)纳米氢氧化镁粉体团聚形成机理以及防团聚技术研究;(2)纳米氢氧化镁制备过程的化学反应机理及制备过程中的结晶动力学和热力学研究;(3)方便、快捷的纳米粉体产品性能的分析检测技术;(4)高纯度纳米氢氧化镁粉体的工业化制备技术;(5)纳米氢氧化镁材料的应用研究等。
一旦这些问题得到解决,必将把纳米级氢氧化镁的开发与应用带到一个崭新的阶段。
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