本發(fā)明屬于阻燃劑，具體涉及一種基于苦鹵制備多孔球狀堿式碳酸鎂的方法及其在阻燃協(xié)效劑制備中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、苦鹵是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鹽廢水，其主要危害包括對(duì)土壤和水體的鹽堿化，破壞生態(tài)平衡，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，以及對(duì)水生生物造成傷害。此外，苦鹵中含有的重金屬和其他有害物質(zhì)可能通過食物鏈累積，對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。合理處理和利用苦鹵，不僅能夠減輕環(huán)境壓力，還能實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展，因此，苦鹵的資源化利用具有重要意義。

2、鎂作為一種重要的金屬元素，在阻燃劑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。可從苦鹵中提取并制備堿式碳酸鎂阻燃劑。制備堿式碳酸鎂中可控制反應(yīng)條件、添加表面活性劑調(diào)控形貌和粒度，滿足不同需求。產(chǎn)品具阻燃性、分散性和加工性，易與基材混合。堿式碳酸鎂阻燃劑無毒，受熱分解產(chǎn)生不燃性氣體，稀釋可燃?xì)怏w并降低燃燒溫度，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域，提高材料阻燃性能，保障產(chǎn)品安全。然而堿式碳酸鎂阻燃效率低，可以與其他阻燃劑協(xié)同使用，增強(qiáng)阻燃效果。

3、阻燃協(xié)效劑能夠與主阻燃劑協(xié)同作用，顯著提高材料的阻燃性能。納米級(jí)阻燃協(xié)效劑在應(yīng)用中面臨的主要問題是分散不均勻和易團(tuán)聚。這種現(xiàn)象是由于納米級(jí)粒子具有極高的表面能，導(dǎo)致其表面極性強(qiáng)烈，容易相互吸引并聚集成較大的顆粒團(tuán)簇。不僅會(huì)影響阻燃協(xié)效劑在基體材料中的均勻分布，還可能降低聚合物材料的阻燃效果和機(jī)械性能。

4、為了解決納米級(jí)阻燃協(xié)效劑的分散不均勻和易團(tuán)聚問題，可以采取多種策略。通過表面改性，可以改變納米粒子的表面性質(zhì)，降低其表面能，從而減少粒子間的相互作用力，提高其在基體材料中的分散性和穩(wěn)定性。具體的性方法包括包覆處理改性、沉淀反應(yīng)改性、表面化學(xué)改性、機(jī)械化學(xué)改性、高能處理改性、微膠囊化改性等。此外，還可以采用物理或化學(xué)的方法來促進(jìn)納米級(jí)阻燃協(xié)效劑在基體材料中的分散，如通過母粒法來提高制備效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)納米級(jí)阻燃協(xié)效劑在制備過程中可能需要復(fù)雜的步驟和條件，導(dǎo)致耗時(shí)較長(zhǎng)、效率較低，且可能存在不環(huán)保的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于苦鹵制備多孔球狀堿式碳酸鎂的方法及其在阻燃協(xié)效劑制備中的應(yīng)用，以解決堿式碳酸鎂阻燃效率低與納米級(jí)阻燃協(xié)效劑分散性差的問題。

2、本發(fā)明基于苦鹵制備出的微米級(jí)多孔球狀堿式碳酸鎂，展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為其顯著的比表面積優(yōu)勢(shì)和卓越的吸附能力，為阻燃材料領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新途徑。本發(fā)明通過將微米級(jí)多孔球狀堿式碳酸鎂作為載體，負(fù)載納米級(jí)阻燃協(xié)效劑，有效解決了納米級(jí)阻燃劑在材料中的分散難題，增強(qiáng)了阻燃劑與基體材料的相容性，顯著提升了材料的整體阻燃性能的同時(shí)，最大程度減小了對(duì)材料力學(xué)性能和綜合性能的影響。

3、本發(fā)明基于苦鹵制備多孔球狀堿式碳酸鎂的方法，包括如下步驟：

4、使用鎂含量為25％-30％的苦鹵30-45g，加水配制成100ml溶液，加入0.4-0.5g十二烷基苯磺酸鈉作為改性劑，60-80℃條件下加入含有25.44-28g碳酸鈉的溶液100-200ml后攪拌60-90s，隨后在110-130℃下熱解1-3h，陳化過夜，過濾洗滌并干燥后得到微米級(jí)多孔球狀堿式碳酸鎂。

5、本發(fā)明多孔球狀堿式碳酸鎂在阻燃協(xié)效劑制備中的應(yīng)用，是以多孔球狀堿式碳酸鎂作為載體，負(fù)載納米級(jí)阻燃協(xié)效劑，以解決納米阻燃協(xié)效劑的分散難題，并提高堿式碳酸鎂的阻燃效率，同時(shí)還可以降低聚合物復(fù)合材料燃燒時(shí)有毒煙氣的釋放量。

6、具體包括如下步驟：

7、將1-30份納米級(jí)阻燃協(xié)效劑分散在300-400份水之中，超聲分散10-150分鐘，然后加入70-99份微米級(jí)多孔球狀堿式碳酸鎂，室溫?cái)嚢?0-60分鐘，依次經(jīng)抽濾、洗滌并真空干燥，得到微米級(jí)多孔球狀堿式碳酸鎂負(fù)載納米級(jí)阻燃協(xié)效劑。

8、所述納米級(jí)阻燃協(xié)效劑選自氧化亞銅、氧化銅、氧化鈷、氧化鑭、氧化鈰、二氧化鈦、二氧化硅、羥基錫酸鋅、羥基錫酸銅、錫酸鈰、錫酸鑭、錫酸釓、錫酸釤、錫酸釹中的一種或多種按任意比例混合。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

10、1、本發(fā)明具有顯著的環(huán)保效益：苦鹵是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鹽廢水，其主要危害包括對(duì)土壤和水體的鹽堿化，破壞生態(tài)平衡，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，是環(huán)境中一大害。此外，納米級(jí)阻燃協(xié)效劑溶劑母粒在制備過程中需要復(fù)雜的步驟和條件，導(dǎo)致耗時(shí)較長(zhǎng)、耗電量大、效率較低、且使用溶劑，存在污染環(huán)境的問題。本發(fā)明從苦鹵中提煉鎂并轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鎂阻燃劑，并利用微米級(jí)多孔球狀堿式碳酸鎂憑借其大比表面積與高孔隙體積，成為理想的吸附載體，在室溫條件下通過簡(jiǎn)答的攪拌方法，就可以制備多孔球狀堿式碳酸鎂負(fù)載納米級(jí)阻燃協(xié)效劑，該方法簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)便，且無毒無害，契合現(xiàn)代工業(yè)對(duì)環(huán)保與安全的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)；不僅消除了苦鹵和制備納米母粒的污染，還促進(jìn)了資源的循環(huán)利用，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

11、2、本發(fā)明可以顯著的提高阻燃效果：多孔球狀堿式碳酸鎂負(fù)載納米級(jí)阻燃協(xié)效劑顯著提升了納米阻燃協(xié)效劑在高分子復(fù)合材料中的分散均與性，可以與堿式碳酸鎂發(fā)揮協(xié)同阻燃作用，進(jìn)一步提升了堿式碳酸鎂的阻燃效率，在高分子材料中提高阻燃級(jí)別、并降低了燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣量；良好分散的阻燃劑可減少對(duì)聚合物材料力學(xué)性能的影響，提升阻燃聚合物材料的力學(xué)性能和綜合物性。展現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。

技術(shù)特征：

1.一種基于苦鹵制備多孔球狀堿式碳酸鎂的方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：

4.權(quán)利要求1、2或3制備的多孔球狀堿式碳酸鎂在阻燃協(xié)效劑制備中的應(yīng)用。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于苦鹵制備多孔球狀堿式碳酸鎂的方法及其在阻燃協(xié)效劑制備中的應(yīng)用。本發(fā)明基于苦鹵制備微米級(jí)的多孔球狀堿式碳酸鎂，通過簡(jiǎn)單的自組裝方法負(fù)載納米級(jí)阻燃協(xié)效劑，以解決堿式碳酸鎂阻燃效率低與納米級(jí)阻燃協(xié)效劑分散性差的問題。本發(fā)明所制備的阻燃劑反應(yīng)流程簡(jiǎn)單、能耗低、耗時(shí)短、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，不僅對(duì)含鎂苦鹵再次進(jìn)行了資源化利用，提高了納米級(jí)阻燃協(xié)效劑的分散性，也解決了傳統(tǒng)堿式碳酸鎂阻燃劑效率低、雜化阻燃劑制備不環(huán)保的問題，大幅提高阻燃劑的阻燃效率和抑煙減毒性能，可以廣泛應(yīng)用于化工、建筑、交通、機(jī)械等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：胡源,汪碧波,徐嘉穎,宋磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9