一种纤维网状氢氧化镁材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维网状氢氧化镁材料及其制备方法与应用。所述制备方法包括：至少使作为阴极的金属基底、阳极与电解液共同构建电化学反应体系，所述电解液包括包含镁离子和添加剂的水溶液，所述添加剂包括黄原胶、葡萄糖或其衍生物和硫酸根离子的组合；使所述电化学反应体系通电进行电解，从而在阴极表面沉积形成具有纤维网状结构的氢氧化镁层。本发明专利技术制得的纤维网状氢氧化镁材料具有高比表面积和立体纤维状结构，可直接作为阻燃剂应用，或进一步脱水制成氧化镁粉体导热材料。在添加到塑料中应用时，由于该材料具有高比表面积，与塑料、橡胶等具有更好的结合力，同时因为它具有立体纤维空间结构，在各个方向上都能显著增强材料的力学性能。材料的力学性能。材料的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维网状氢氧化镁材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种氢氧化镁粉体材料的制备方法，尤其涉及一种纤维网状氢氧化镁粉体材料及其制备方法与应用，属于氢氧化镁粉体制备


技术介绍

[0002]氢氧化镁可广泛应用于阻燃填充、吸附提取等领域，亦可作为制备特殊氧化镁材料的前驱体，是一种环境友好的功能材料。传统方法已经制备出六角片状、棒状、球状、花球状等多种形貌的氢氧化镁粉体产品，从尺寸规格上也从微米级到纳米级等有着极为丰富的产品种类。这些氢氧化镁粉体产品已经在工业生产中得以成熟利用，与此同时，氢氧化镁在塑料、橡胶等产品中添加时仍然存在导致材料力学性能下降等局限性，这种现象与氢氧化镁粉体的形貌特征存在直接关系。
[0003]如上所述，现有技术制备得到的氢氧化镁粉体通常为六角片状、棒状、球状、花球状等，其中的每一种材料作为个体来说结构都较为单一，在添加到塑料、橡胶制品中时，由于其自身性能和形貌的影响，较难在各个方向上提升材料的力学性能，常会使材料力学性能降低。同时制备方法常为水热法、微波法，或是生产条件苛刻、能耗高，或是现有设备难以满足产业化需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种纤维网状氢氧化镁粉体材料及其制备方法与应用，从而克服现有技术的不足。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术实施例提供了一种纤维网状氢氧化镁粉体材料的制备方法，其包括：
[0007]至少使作为阴极的导电金属基底、阳极与电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液包括包含镁离子和添加剂的水溶液，所述添加剂包括黄原胶、葡萄糖或其衍生物和硫酸根离子的组合；
[0008]使所述电化学反应体系通电进行电解，从而在所述阴极表面沉积形成氢氧化镁层，所述氢氧化镁层具有纤维网状结构，即纤维网状氢氧化镁材料，其中，所述阴极的电极电位在
‑
1.2V以下。
[0009]在一些优选实施例中，所述电解液中葡萄糖或其衍生物的浓度为0.1g/L～50g/L。
[0010]进一步地，所述电解液中黄原胶的浓度为0.05g/L～1g/L。
[0011]进一步地，所述电解液中镁离子的浓度为0.01mol/L～5mol/L。
[0012]进一步地，所述电解液中硫酸根离子的浓度为0.1g/L～100g/L。
[0013]在一些优选实施例中，在所述电解时，所述阴极的电极电位为
‑
5.0V～
‑
1.2V，所述电解的时间为1min～60min，所述电解液的温度为5℃～70℃。
[0014]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的纤维网状氢氧化镁材料，所述纤维网状氢氧化镁材料具有三维立体纤维网状结构，所述纤维网状氢氧化镁材料在微观上表现为纤
维网状的片状结构。
[0015]本专利技术实施例还提供了所述纤维网状氢氧化镁材料于制备阻燃剂或氧化镁粉体导热材料等领域中的应用。
[0016]相对于传统的氢氧化镁的制备方法，本专利技术提供的具有特殊纤维网状结构的氢氧化镁粉体材料制备方法在电解液中加入黄原胶、葡萄糖或其衍生物以及硫酸根离子，并在较高的电极电势下进行电解，所制得的特殊纤维网状结构氢氧化镁粉体材料具有更丰富的结构特征，如具有高比表面积和立体纤维状结构，可直接作为阻燃剂应用，或进一步脱水制成氧化镁粉体导热材料。在添加到塑料中应用时，由于该材料具有高比表面积，与塑料、橡胶等具有更好的结合力，同时因为它具有立体纤维空间结构，在各个方向上都能显著增强材料的力学性能，不存在纤维状材料添加到塑料、橡胶中后导致力学性能各向异性差的缺点。
[0017]同时该方法采用电化学工艺，是工业上可行性极高的一种常温常压技术，步骤简单，对设备要求低。由于加入硫酸根，能解决电沉积氢氧化镁从阴极表面脱落存在局域差异、不流畅等问题，实现纤维网状氢氧化镁材料的稳定连续化制备。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术一典型实施方案中一种纤维网状氢氧化镁粉体材料的制备流程示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例1所得纤维网状氢氧化镁粉体材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
[0021]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是提供了一种未经报道的具有特殊纤维网状结构的氢氧化镁粉体的制备方法，制备出一种未经报道的新型氢氧化镁材料，该材料具有高比表面积，与塑料、橡胶等具有更好的结合力，同时因为它的立体纤维空间结构，在各个方向上都能显著增强材料的力学性能，不存在纤维状材料添加到塑料、橡胶中后导致力学性能各向异性差的缺点。
[0022]在本专利技术的主要构思方案中，为作为添加剂的黄原胶和葡萄糖或其衍生物成分，以及制备形成纤维网状结构氢氧化镁所需的阴极表面较高的电极电势(以Ag/AgCl电极计，应负于
‑
1.2V)，这三者是构筑纤维网状结构的必要条件。加入硫酸根，可方便氢氧化镁产物从阴极表面快速脱落，有利于电解纤维网状氢氧化镁粉体的连续化生产，无需费时费力的剥离步骤。
[0023]如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0024]本专利技术实施例的一个方面提供的一种纤维网状氢氧化镁材料的制备方法包括：
[0025]至少使作为阴极的导电金属基底、阳极与电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液包括包含镁离子和添加剂的水溶液，所述添加剂包括黄原胶、葡萄糖或其衍生
物和硫酸根离子的组合；
[0026]使所述电化学反应体系通电进行电解，从而在所述阴极表面沉积形成氢氧化镁层，所述氢氧化镁层具有纤维网状结构，即纤维网状氢氧化镁材料，其中，所述阴极的电极电位在
‑
1.2V以下。
[0027]在一些优选方案中，所述葡萄糖衍生物包括葡萄糖酸和/或葡萄糖酸盐等，其中，所述葡萄糖酸盐包括葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钠等，但不限于此。
[0028]在本专利技术的电解过程中，为保证阴极表面生成的氢氧化镁具有纤维网状结构，需在电解液中加入添加剂，主要为黄原胶以及葡萄糖、葡萄糖酸或葡萄糖酸盐(如葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾)等中的一种或数种。为了保证生成的氢氧化镁产物能够连续、流畅地从阴极表面脱落，实现连续化生产，需要在电解液中引入硫酸根。
[0029]本专利技术加入黄原胶的作用机理在于：黄原胶是一种微生物胞外多糖，本案专利技术人在试验中意外发现，黄原胶与镁盐等具有良好的相容性，易于在镁盐电沉积过程中与之产生协同作用。黄原胶有较宽泛的pH适用范围，本专利技术涉及的电沉积氢氧化镁过程实际是一个造酸过程，黄原胶的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维网状氢氧化镁材料的制备方法，其特征在于包括：至少使作为阴极的导电金属基底、阳极与电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液包括包含镁离子和添加剂的水溶液，所述添加剂包括黄原胶、葡萄糖或其衍生物和硫酸根离子的组合；使所述电化学反应体系通电进行电解，从而在所述阴极表面沉积形成氢氧化镁层，所述氢氧化镁层具有纤维网状结构，即纤维网状氢氧化镁材料，其中，所述阴极的电极电位在
‑
1.2V以下。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述葡萄糖衍生物包括葡萄糖酸和/或葡萄糖酸盐，优选的，所述葡萄糖酸盐包括葡萄糖酸钾和/或葡萄糖酸钠。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液中葡萄糖或其衍生物的浓度为0.1g/L～50g/L；和/或，所述电解液中黄原胶的浓度为0.05g/L～1g/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述镁离子来源于镁盐，所述镁盐包括氯化镁、硝酸镁、硫酸镁中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述电解液中镁离子的浓度为0.01mol/L～5mol/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电解液中硫酸根离子的浓度为0.1g/L～100g/L；和/或，所述硫酸根离子来源于硫酸盐，所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁中的任意一种或两种以上的组合。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，李丽娟，李武，董亚萍，梁建，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：