一种微纳米氧化镁阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种微纳米氧化镁阻燃剂及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：1)将浓度为0.1～1.5mol/L的可溶性碳酸盐水溶液以1～50mL/min的速率滴加到匀速搅拌的浓度为0.1～1.5mol/L的六水合氯化镁水溶液中；2)将步骤1)所得混合液置于烘箱熟化，熟化温度为50～90℃，时间为1～5h；3)将步骤2)所得混合液进一步过滤、洗涤、干燥；以及4)将步骤3)所得产物置于马弗炉煅烧，以1～10℃/min的升温速率煅烧至300～900℃，时间为0.5～5h，制得一种微纳米尺寸的氧化镁阻燃剂。根据本发明专利技术提供的微纳米氧化镁阻燃剂，制备工艺无需使用有机溶剂，绿色环保，阻燃效果优异，抑烟效果良好。

A micro-nano magnesia flame retardant and its preparation method

The invention provides a micro-nano magnesia flame retardant and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: 1) adding soluble saline carbonate solution with concentration of 0.1-1.5 mol/L at the rate of 1-50 mL/min to magnesium chloride hexahydrate aqueous solution with concentration of 0.1-1.5 mol/L stirred at a uniform speed; 2) putting the mixture obtained in step 1 into oven for maturation at a temperature of 50-90 C for 1-5 h; 3) further filtering and washing the mixture obtained in step 2) (4) The products obtained in step 3 were calcined in a muffle furnace at a heating rate of 1-10 C/min to 300-900 C for a time of 0.5-5 h to prepare a micro-nano magnesia flame retardant. According to the micro-nano magnesia flame retardant provided by the invention, the preparation process does not need to use organic solvents, is green, has excellent flame retardant effect and good smoke suppression effect.

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米氧化镁阻燃剂及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料领域，更具体地涉及一种微纳米氧化镁阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
随着现代工业的发展，高分子聚合物的应用规模不断扩大，这类物质多具易燃特性，导致火灾的隐患日益凸显，近些年来，大型火灾事件频发，而火灾的致死诱因大部分是发烟量过大导致窒息。例如2010年，上海静安区一栋高层公寓起火，共造成58人死亡，71人受伤，建筑过火面积1.2万平方米，直接经济损失1.58亿元。事故原因为电焊溅落的金属熔融物引燃下方堆积的大量易燃的聚氨酯保温材料碎块，从而引发火灾。因此，对于火灾的遏制迫在眉睫。从原材料出发，遏制燃烧的方法主要为添加适当的阻燃剂，从而改善聚合物的耐热性能。阻燃剂其按元素种类分为:卤系、磷系、卤-磷系、氮系、硅系、铝镁系等，按化学结构分为无机阻燃剂、有机阻燃剂、高分子阻燃剂等。其中，卤系阻燃剂与磷系阻燃剂因其在阻燃过程中发烟量大并伴随有害气体的产生而逐步被淘汰，因此如何获得一种既具备高效阻燃性又无大量副产物生成的环保型阻燃剂十分重要。专利CN102583457A介绍了一种纳米针状氢氧化镁阻燃剂方法，以水氯镁石、熟石灰、二水合氯化钙为原料，以聚乙二醇和十二烷基硫酸钠为分散剂，通过球磨机球磨，经热处理得到，这种方法步骤繁琐，引入较多的有机溶剂，不具备绿色环保的特性，并且该专利中并未对阻燃剂阻燃效果进行具体测量。专利CN106673027A介绍了一种六角片状氢氧化镁阻燃剂的制备方法，以镁盐溶液、结构导向剂、无机碱溶液、无水乙醇为原料进行水热反应制得，这种方法中运用到的结构导向剂多为有机碱或表面活性剂等有机物，制备流程中伴随有机废液的产生，不具备绿色环保特性，并且该专利也并未对阻燃剂阻燃效果进行具体测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微纳米氧化镁阻燃剂及其制备方法，从而解决现有技术中的阻燃剂在阻燃过程中发烟量大并伴随有害气体产生的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术的第一方面，提供一种微纳米氧化镁阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)将浓度为0.1～1.5mol/L的可溶性碳酸盐水溶液以1～50mL/min的速率滴加到匀速搅拌的浓度为0.1～1.5mol/L的六水合氯化镁水溶液中；2)将步骤1)所得混合液置于烘箱熟化，熟化温度为50～90℃，熟化时间为1～5h；3)将步骤2)所得混合液进一步过滤、洗涤、干燥；以及4)将步骤3)所得产物置于马弗炉煅烧，以1～10℃/min的升温速率煅烧至300～900℃，保温时间为0.5～5h，制得一种微纳米氧化镁阻燃剂。所述可溶性碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠以及碳酸氢钾等。优选地，步骤1)中可溶性碳酸盐水溶液的浓度为0.7～1.5mol/L，六水合氯化镁水溶液的浓度为0.7～1.5mol/L。优选地，步骤1)中匀速搅拌的速率为10～1000rpm。优选地，步骤2)中熟化温度为50～80℃，熟化时间为2～5h。优选地，步骤3)中干燥条件为30～100℃下干燥30～60min。优选地，步骤4)中煅烧条件为：以1～10℃/min的升温速率煅烧至500～900℃，保温时间为2～5h。根据本专利技术的一个优选实施方案，所述制备方法具体包括以下步骤：1)将浓度为1～1.5mol/L可溶性碳酸盐水溶液以1～50mL/min的速率滴加到浓度为1～1.5mol/L匀速搅拌的六水合氯化镁水溶液中；2)将步骤1)所得混合液置于烘箱熟化，熟化温度为50～80℃，熟化时间为2～4h；3)将步骤2)所得混合液进一步过滤，洗涤，60～100℃下干燥30～60min；以及4)将步骤3)所得产物置于马弗炉煅烧，以2～6℃/min的升温速率煅烧至500～800℃，保温时间为1～5h，制得所述微纳米氧化镁阻燃剂。所述制备方法具体包括：1)将浓度为1mol/L的碳酸钠水溶液以10mL/min的速率滴加到以800rpm匀速搅拌的浓度为1mol/L的六水合氯化镁水溶液中；2)将步骤1)所得混合液置于80℃烘箱中熟化2h；3)将步骤2)所得混合液进一步过滤、洗涤，60℃下干燥30min；以及4)将步骤3)所得产物置于马弗炉煅烧，以2℃/min的升温速率煅烧至500℃，保温时间为2h，制得所述微纳米氧化镁阻燃剂。根据本专利技术的第二方面，提供一种根据如上所述的制备方法制得的微纳米氧化镁阻燃剂。根据本专利技术提供的制备方法所制得的微纳米氧化镁无机阻燃剂的微米粒子为花瓣球形结构，由多层花瓣型纳米片堆叠而成，类似于花瓣，其粒子尺寸分布均匀，且形貌稳定性好，根据本专利技术的方法所得到的微米粒子尺寸均为10～30μm之间。尤其是根据实施例11制得的微纳米氧化镁阻燃剂，电子扫描显微镜可见几乎所有的氧化镁均形成花瓣型微球状，而其他范围内条件下有少量成核不完全，故阻燃效果与实施例11相比略有降低。本专利技术的技术难点主要在于，这种独特结构的氧化镁粒子的成核条件极为苛刻，特别是溶液的配比、反应速率的把控、熟化时间、熟化温度以及煅烧过程的控制等，每一步的条件都将决定能否形成这种独特结构的氧化镁。根据本专利技术提供的一种微纳米氧化镁阻燃剂及其制备方法，相对现有技术的优点在于：1)本专利技术提供的微纳米氧化镁阻燃剂，原料来源广泛，制备工艺简洁，无需使用有机溶剂，绿色环保；2)本专利技术提供的微纳米氧化镁阻燃剂，因其独特的多层片状结构，能有效减低热传递效果，使其阻燃效果优异于现有技术其他阻燃剂；3)本专利技术提供的微纳米氧化镁阻燃剂，化学性质稳定，在阻燃过程中无副产物生成，抑烟效果良好。附图说明图1是根据本专利技术的实施例1所制备的微纳米氧化镁阻燃剂通过电子扫描显微镜得到的电镜图片；图2是根据本专利技术的实施例1所制备的微纳米氧化镁阻燃剂的XRD图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限制本专利技术的范围。实施例1：该阻燃剂的制备方法如下：分别配制200mL的碳酸钠水溶液(0.1mol/L)与200mL的六水合氯化镁溶液(0.1mol/L)，将碳酸钠水溶液以50mL/min的速率滴加到以1000rpm匀速搅拌的六水合氯化镁溶液中；滴加完成后，将混合液置于90℃烘箱中熟化5h；熟化完成后，过滤出沉淀物，洗涤后进行30℃干燥60min；干燥完成后，将沉淀物置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率煅烧至900℃，保温5h，得到纳米MgO白色粉末。通过扫描电子显微镜对该MgO白色粉末进行成像，结果如图1所示，该微米粒子为球形结构，由多层纳米片堆叠而成，类似于花瓣，其粒子尺寸分布均匀，纳米粒子尺寸均位于10～30μm之间。该产物的XRD图如图2所示，煅烧后氧化镁与标准氧化镁卡片对比进一步证实了该产物为MgO，即一种氧化镁阻燃剂。该阻燃剂的阻燃效果测试如下：将MgO以5wt％掺杂于醋酸纤维素的电纺丝液中纺成宽度为15mm、厚度为0.1mm的膜，采用水平燃烧法，测出复合膜的燃烧速率为531.7mm/min，发烟量极小，抑烟效果明显。实施例2该阻燃剂的制备方法如下：分别配制200mL的碳酸钠水溶液(0.1mol/L)与200mL的六水合氯化镁溶液(0.1mol/L)，将碳酸钠水溶液以1mL/min的速率滴加到以1000rpm匀速搅拌的六本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳米氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将浓度为0.1～1.5mol/L的可溶性碳酸盐水溶液以1～50mL/min的速率滴加到匀速搅拌的浓度为0.1～1.5mol/L的六水合氯化镁水溶液中；2)将步骤1)所得混合液置于烘箱熟化，熟化温度为50～90℃，熟化时间为1～5h；3)将步骤2)所得混合液进一步过滤、洗涤、干燥；以及4)将步骤3)所得产物置于马弗炉煅烧，以1～10℃/min的升温速率煅烧至300～900℃，保温时间为0.5～5h，制得一种微纳米氧化镁阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种微纳米氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将浓度为0.1～1.5mol/L的可溶性碳酸盐水溶液以1～50mL/min的速率滴加到匀速搅拌的浓度为0.1～1.5mol/L的六水合氯化镁水溶液中；2)将步骤1)所得混合液置于烘箱熟化，熟化温度为50～90℃，熟化时间为1～5h；3)将步骤2)所得混合液进一步过滤、洗涤、干燥；以及4)将步骤3)所得产物置于马弗炉煅烧，以1～10℃/min的升温速率煅烧至300～900℃，保温时间为0.5～5h，制得一种微纳米氧化镁阻燃剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠以及碳酸氢钾。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中可溶性碳酸盐水溶液的浓度为0.7～1.5mol/L，六水合氯化镁水溶液的浓度为0.7～1.5mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中匀速搅拌的速率为10～1000rpm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中熟化温度为50～80℃，熟化时间为2～5h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中干燥条件为30～100℃下干燥30～60min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中煅烧条件为：以1～10℃/min的升温速率煅烧至500～...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓波，姜浪，李可，刘欣，夏治刚，李文斌，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42