一种以高活性轻烧氧化镁一步水热法制备高分散型六方片状氢氧化镁的方法与流程

本发明涉及六方片状氢氧化镁制备的，具体为一种以高活性轻烧氧化镁制备高分散型六方片状氢氧化镁的方法。

背景技术：

1、氢氧化镁以其独特的性质，同时作为环境友好型材料，被广泛应用在生活的各个领域。氢氧化镁晶胞是类似cdi2的hcp型六方最密堆积晶胞的层状结构，如附图中图2所示，每个mg2+和六个oh-结合形成规则的八面体结构，在每一个晶胞中，mg2+位于六方晶格原点的结点位置，三个mg2+形成一个三角平面，oh-在这个三角平面的上下两侧交叉分布，mg2+的配位数为6，上下各有2个oh-。因此，mg(oh)2相当于两层oh-和一层mg2+的三层夹心结构，这三层离子形成一个单元层。每个单元层内部是由离子键相连，层与层之间是由范德华引力和氢键构成，由此可知，氢氧化镁晶体是一个六方密堆积晶胞形成的层状结构化合物。

2、氢氧化镁用作聚合物阻燃材料时，其在基材中的分散性不仅影响复合材料的阻燃性，而且对力学性能具有重要的影响。氢氧化镁的结晶性能和形貌对其应用性能起着重要的作用。由于氢氧化镁晶体是六方片状层结构，如附图中图3所示，其层面001与001(-)显露为oh基团，可以看做是非极性面，侧面则是暴露出有镁离子的6个等面，为应力极性面，容易引起团聚。大粒径的氢氧化镁，由于其增加非极性层面的大小，相对来说也就减少应力极性面大的侧面比例，对于减少团聚，提高其分散性。因此，制备出大粒径六方片状氢氧化镁对于提高分散性，增加其填充利用具有重要的意义。

3、六方片状氢氧化镁的制备方法有直接沉淀法、氧化镁水化法、水热法等。要制备形貌良好的大粒径六方片状氢氧化镁，制备过程中控制反应物浓度、水热温度和时间等因素。此外，结构导向剂，对制备形貌更规则和分散性更好的产物起关键作用。低于100℃条件下，采用直接沉淀法与氧化镁水合法，在氢氧化镁小晶胞形成时，就容易快速聚集，聚集起来难以散开进行结晶形成大粒径六方片状晶体。

4、目前要得到大粒径的六方片状氢氧化镁晶体，主要是高温水热法，高温有利于六方片状的氢氧化镁晶体生长。在高温过程中，减弱结合在小晶体表面吸附水的结合力，小晶体经历一个溶解再结晶的过程，在再结晶过程中溶液环境相对更加均匀，更加趋于“均相沉淀”，而且晶体生长环境相对更自由，趋于理想状态生长；使氢氧化镁颗粒表面的相对极性减弱和微观内应力降低，结构更稳定，由此导致团聚趋势大大减弱、颗粒大小更加均匀，形貌更趋于规则，分散性增加。

5、水热法制备大粒径高分散型的六方片状氢氧化镁，目前通常的方法是对100℃下直接沉淀法或者是氧化镁直接水化法所得的氢氧化镁，再进行高温水热处理。由于此工艺中氢氧化镁在水热处理之前形成了团聚结构，附图中图4、图5、图6为活性氧化镁在80℃左右水合，得到氢氧化镁的sem图，由此可见其中氢氧化镁这种团聚体内小晶粒结合很紧密，团聚力大大阻碍小晶体溶解与再结晶形成大粒径六方片状晶体。也正由于这种团聚体的存在，如果将其直接用于聚合物中填充使用，很难分散开，影响使用性能。附图中图7、图8、图9是将80℃水合已经形成的氢氧化镁，在180℃高温水热条件下处理6小时的sem图片，由此可见，高温水热处理后，氢氧化镁小晶体结合相比处理之前有所改善，但是存在结合紧密的聚合体。这些聚合体在聚合物中仍然难以分散开，严重影响使用性能。

6、因此，本专利通过高温水热条件下，氧化镁一步直接水合法制备大粒径高分散型六方片状氢氧化镁，由于高温水作用，形成小氢氧化镁晶胞可以快速溶解再结晶形成大粒径的六方片状晶体，减弱不同晶体颗粒间的作用力，避免较低温小粒径晶体形成氢氧化镁团聚体的形成，使其具有很好分散性。

7、目前公认的氧化镁水合机理有缩壳理论和溶解沉淀理论两种。缩壳理论认为氧化镁晶体表面和晶界空隙首先形成氢氧化镁沉淀，该层与纯氧化镁结构差异明显，在水中的溶解度远高于纯氧化镁，氢氧化镁在晶界空隙的富集导致晶粒之间产生应力，应力可将形成氢氧化镁晶粒撑开，从而使内层氧化镁继续水合，直至水合完成。

8、溶解沉淀理论认为存在如下四个步骤：(1)mgo为水中h+(质子)提供电子，形成带正电荷的表面，mgo(s)+h2o(l)→mgoh+(surface)+oh−(aq)

9、(2)带正电荷表面吸引oh−，mgoh+(surface)+oh−(aq)→mgoh+·oh−(surface)

10、(3)在水介质中mg2+和oh−从表面脱附，mgoh+·oh−(surface)→mg2+(aq)+2oh−(aq)

11、(4) 离子在溶液中达到过饱和，开始在mgo表面沉淀形成氢氧化镁 层，其在水中扩散离开，内层mgo继续水合直至完成。

12、对于这两种水合理论，在高温水热条件下，大大加速水合过程，并且由于高温条件下，都有利于形成氢氧化镁小晶体层再溶解与结晶，形成理想状态的大粒径六方片状氢氧化镁。为了进一步加快溶解与再结晶过程，可在体系加入结晶矿化剂与结构调节助剂得到大粒径的六方片状氢氧化镁。

13、基于上述内容，本发明提出一种以高活性轻烧氧化镁一步水热法制备大粒径高分散型六方片状氢氧化镁的方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种高紫外线透过率的硼硅酸盐玻璃及其制备方法 ，实现以下发明目的：提供一种以高活性轻烧氧化镁一步水热法制备大粒径高分散型六方片状氢氧化镁的方法。

2、为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种以高活性轻烧氧化镁为原料制备高分散型六方片状氢氧化镁的方法，其特征在于，在高温水热条件下，直接将高活性氧化镁水合，在结晶矿化剂与结构调节助剂的作用下，结晶生长为大粒径高分散型的六方片状氢氧化镁；

4、以下是对上述技术方案的进一步改进：

5、1、称取一定量的氧化镁、结构调节助剂和氢氧化钠溶液，搅拌分散均匀成悬浮液，然后加入水热高压釜中，悬浮液体积为高压釜容积的65~75%，将水热高压釜密封；

6、所述氧化镁、结构调节助剂和氢氧化钠溶液的质量比为100:1~3:1200~1500；

7、所述结构调节助剂为聚乙二醇peg1200或者聚乙烯吡咯烷酮pvp k12；

8、所述氢氧化钠溶液的浓度为4~5mol/l。

9、2、将水热高压釜加热升温至180～200℃，压力1.1~1.6mpa，水热作用3~4小时；

10、3、水热反应与结晶结束后，停止加热，待水热高压釜降温至60～70℃，将水热高压釜内的悬浮液进行抽滤，抽滤所得的滤液收集后，进行循环利用，固体继续抽滤淋洗3~5次后，将其在100~105℃下烘干即得到高分散型六方片状氢氧化镁产品。

11、与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

12、本发明通过在高温水热条件下，由于高温高压水的高活性，有利于氧化镁水合与形成氢氧化镁层的溶解再结晶。由于是高温下进行，过程高效、反应时间短、工艺简单。因为是在封闭体系中反应，避免了挥发成分逸出的问题，反应完成后，得到大粒径六方片状氢氧化镁容易过滤，含有结晶矿化剂与结构调节助剂的滤液可重复利用，过程绿色环保。