[发明专利]利用电解液隔膜放电等离子体制备片状纳米Mg(OH)2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种片状纳米Mg(OH)₂的制备方法，特别涉及一种利用电解液隔膜放电等离子体直接从金属镁片制备片状纳米Mg(OH)₂的方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

Mg(OH)₂由于具有热稳定性好、分解温度高、吸热量大、抑烟能力强及无烟、无毒等特点(性能大多优于氢氧化铝)，已成为最有发展前景的环境友好型无机阻燃剂；另外，Mg(OH)₂也可作为高性能无机添加剂应用于高分子阻燃材料制备中。同时，Mg(OH)₂是一种新型的废水处理剂和催化剂。我国Mg(OH)₂无机阻燃剂每年需要约9万吨，而生产能力只有1.3万吨；同时，在我国整个阻燃剂中，无机阻燃剂占用量的50%，其中无机阻燃剂中Mg(OH)₂占30%。国外Mg(OH)₂阻燃剂的年消费量已超过5万吨，而且仍在以每年8%增长率增加。因此，Mg(OH)₂作为阻燃材料发展潜力巨大，且具有良好的应用前景。

一般来讲，普通Mg(OH)₂作为阻燃剂使用时，要达到理想的阻燃效果，其在高分子材料中的添加量较高(约为40%~70%)，这会使阻燃材料的加工性能和力学性能显著降低。再者，普通Mg(OH)₂阻燃剂由于颗粒较大，与高分子材料的兼容性较差，从而使分散性不好，严重阻碍了高分子材料的阻燃性能。解决此问题的较好的方法是尽力减小Mg(OH)₂的尺寸，焦点主要集中在纳米Mg(OH)₂的制备中。纳米Mg(OH)₂由于具有纳米材料所具有的共性特点，即宏观量子效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等，将其用于高分子材料中可极大地提高材料的阻燃性能和力学性能。因此，Mg(OH)₂的纳米化是扩大其应用的一个重要方向。

Mg(OH)₂纳米阻燃剂已成为目前国内外合成、开发与研究的热点。近年来，国内外纳米Mg(OH)₂制备方法主要有直接碱解法、水热法、电化学电解法、溶胶-凝胶法、沉淀法、反向沉淀法等。王相田等以六氨氯化镁为原料，利用直接碱解法, 经表面处理、过滤洗涤、干燥工艺制备了高纯纳米Mg(OH)₂(化工学报, 2005, 56(7): 1360~1362); 徐林林等用乙醇和水的混合，通过混合溶剂热法合成技术，可以得到不同形貌的纳米Mg(OH)₂(无机化学学报, 2009, 25(10): 1729~1735)；丁轶等以镁粉和稀氨水为原料，通过水热法合成出Mg(OH)₂纳米管(Chem. Mater., 2001,13: 435~440)；陈志航等以氢氧化钠和为氯化镁原料，采用双注-水热法制得具有分散性能良好的Mg(OH)₂纳米片(无机化学学报，2006，22(6)： 1062~1066)； Booster 等在硫酸锌电解液中，通过电化学电解氟化镁，从而得到纳米尺度的Mg(OH)₂ (Miner. Eng., 2003,16:273-281)；Utamapanya等在苛刻的干燥条件下采用溶胶-凝胶法用金属有机配合物制得Mg(OH)₂纳米粒子(Chem. Mater., 1991, 3:175-181)；Su等将MgCl₂与NaOH 反应，再通过水热法得到纳米Mg(OH)₂粒子(Mater. Chem. Phys., 2008, 109:381-385)；何昌洪等以卤水和氨水为原料，再结合加入溶剂乙醇、分散剂PEG的沉淀方法制备纳米Mg(OH)₂ (盐湖研究, 2004, 12(2):33-38)。总体来讲，上述方法仍存在许多问题，如所需药品种类多、设备昂贵、工艺复杂、副产物多、易产生二次污染，再者，所制备的产品易胶结团聚、粒径大、洗涤过滤困难、收率较低且纯度不高等缺点。