王懷士， 范天博， 周永紅， 裴彥淞， 陳毅鋒， 劉云義

(沈陽化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142)

我國是世界上鎂資源最為豐富的國家之一，總儲量占世界的22.5 %，居世界第一.鎂-鋁系、無機磷系、鉬系、硼系等阻燃劑屬于無機阻燃劑[1-2]，與有機阻燃劑相比，無機阻燃劑一般具有低煙、低毒、價格低廉等優(yōu)點，因此，引起了產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注.目前的無機阻燃劑主要品種有氫氧化鎂、氫氧化鋁、無機磷化合物、硼化合物、石墨阻燃劑、氧化銻、鉬化合物等[3-8].

為解決上述問題，本文通過用輕燒粉蒸氨得到的氯化鎂溶液與純氯化鎂溶液制備的氫氧化鎂產(chǎn)品作對比，探究蒸氨液中不同的離子對氫氧化鎂晶體粒徑及形貌的影響，通過去除雜質(zhì)離子，制備出高分散、形貌較規(guī)則的氫氧化鎂產(chǎn)品.

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

儀器:HH.S精密恒溫水??；DZF-6050型真空干燥箱；BT-9300H激光粒度分布儀；D8 X射線衍射儀；JSM-6360LV掃描電鏡；EXSTAR-6300差熱熱重分析儀等.

試劑：輕燒粉，氧化鎂質(zhì)量分數(shù)75.42 %，丹東寬甸津源鎂業(yè)；氯化銨、六水氯化鎂，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；氨氣，沈陽盛興氣體有限公司等.

1.2 實驗部分

(1) 蒸氨液通過輕燒粉與氯化銨反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式如下：

通過滴定分析法和紫外-可見分光光度計對蒸氨液中的離子進行定量分析，測量結(jié)果見表1.

表1 蒸氨反應(yīng)完成后溶液組成

2 結(jié)果與討論

按照參考資料HG/T3607-2007，采用滴定分析的方法對氫氧化鎂產(chǎn)品進行純度分析，分析結(jié)果表明：未除雜時，氫氧化鎂產(chǎn)品的純度一般在96.16 %(質(zhì)量分數(shù)，以下同)左右，除雜后，純度在98.58 %以上.

采用Cu Κα(λ=0.154 056 2 nm)作為輻射源對產(chǎn)品進行XRD表征，圖1為產(chǎn)品的表征結(jié)果.

(a) 未除雜質(zhì)后制得的產(chǎn)品 (b) 除雜質(zhì)離子后制得的產(chǎn)品 (c) 純氯化鎂制得的產(chǎn)品

圖1 以輕燒粉為原料和用純氯化鎂制得的氫氧化鎂產(chǎn)品XRD對比圖

Fig.1 XRD of magnisium hydroxide synthesised by light calcined powder and magnesium chloride(AR)

由圖1可以看出：未去除雜質(zhì)離子時，得到的產(chǎn)品峰形較寬，且有較多的噪聲峰，證明產(chǎn)品結(jié)晶度不好，且有雜質(zhì)存在；除雜質(zhì)離子后得到的氫氧化鎂產(chǎn)品與純氯化鎂制得的產(chǎn)品基本一致，峰形尖銳，且無雜質(zhì)峰，證明氫氧化鎂結(jié)晶度好，且純度較高.

圖2為產(chǎn)品的掃描電鏡照片.

圖2 以輕燒粉為原料和用純氯化鎂制得的氫氧化鎂產(chǎn)品SEM對比圖

圖3 產(chǎn)品的二次粒徑分布

產(chǎn)品的熱重曲線和差熱曲線(TG-DTA)如圖4所示.由圖4(a)、(b)、(c)可觀察到：在25～100 ℃ 之間，產(chǎn)品有很小的失重，說明產(chǎn)品烘干未徹底，還有少量水分；100～250 ℃產(chǎn)品基本無失重現(xiàn)象，證明產(chǎn)品無結(jié)晶水；產(chǎn)品(a)在280 ℃時開始失重，在320 ℃時達到最高，且在350～410 ℃之間，產(chǎn)品有很小的失重峰，說明產(chǎn)品有雜質(zhì)存在，且雜質(zhì)對產(chǎn)品的失重曲線稍微有影響；除雜后的產(chǎn)品(b)和以純氯化鎂制得的產(chǎn)品(c)，從300 ℃開始分解，在350 ℃時達到最高，失重率為26.01 %.至450 ℃時產(chǎn)品基本完全分解，失重率約占30 %，與氫氧化鎂理論熱解失重率30.87 %基本吻合.此分析結(jié)果表明，除雜后所得氫氧化鎂產(chǎn)品熱穩(wěn)定性較好.

圖4 氫氧化鎂產(chǎn)品的熱重差熱曲線

以上結(jié)果表明Ca2+對氫氧化鎂產(chǎn)品粒徑的影響較小.這是因為Ca2+是陽離子，對氫氧化鎂產(chǎn)品吸附作用較小，且在堿性情況下形成的氫氧化鈣微溶于水，可直接過濾除去，所以，對產(chǎn)品的純度、形貌和粒徑影響都比較小.

Fe2+的混入，使產(chǎn)品的中位徑從0.70 μm增大到了2.31 μm，而且造成產(chǎn)品的粒度分布不均.這是因為沉鎂反應(yīng)時，隨著溶液pH的升高，F(xiàn)e2+也會形成沉淀Fe(OH)2，且Fe(OH)2不穩(wěn)定，很容易被氧化成Fe(OH)3，而Fe(OH)3有膠體的性質(zhì)，會使產(chǎn)品團聚嚴重，造成產(chǎn)品的二次粒徑變大，而且Fe(OH)3也是沉淀，所以會混入產(chǎn)品中，使氫氧化鎂純度降低.

表2 氯離子、硫酸根吸附能量

表3 Cl-吸附氫氧化鎂(001)面和(101)面平均鍵布居數(shù)

表4 吸附氫氧化鎂(001)面和(101)面平均鍵布居數(shù)

4 結(jié) 論

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