:硼酸镁晶须是一种细小的硼酸镁的针状结晶,具有很高的
杨氏模量和强度、强的增强、防磨的机械性能与填充能
力,还具有优秀的的防
腐蚀性和热
稳定性,在金属、高分子、陶瓷等
复合材料上展示出广泛深远的应用前景。
硼酸镁晶须是新兴的无机添加材料,自1985年日本(见日本
专利:昭60-204697)研制出晶须状硼酸镁以后,新合成的方法的报道在2004年才出现,中国专利03134286.8和中国专利200310122014.2采用氯化镁、硼酸为原料,在
氯化钠或氯化
钾助熔剂的存在下,在有
碱或无碱的条件下经过高温加热制备硼酸镁晶须,这两份专利为硼酸镁晶须的合成提供了有效的途径,然而由于工艺过程中涉及
喷雾干燥脱
水,设备成本要求较高,操作较繁
锁,Chem.Mater.2004.16.2512-14报导了在钼/钯催化剂存在的条件下,由
氧化镁、BI3、硼酸在高温气相进行合成硼酸镁晶须的反应,但原材料成本较高,不适于工业化的生产应有。
:为解决以上问题,本发明提供了一种成本低,操作简单,并且收率高的硼酸镁晶须的制备方法。
硼酸镁晶须的制备方法,包括步骤如下:配料混料:将氢氧化镁、硼酸、助熔剂
研磨至粒度小于80目,按照氢氧化镁和硼酸摩尔比1∶1~1.1;氢氧化镁与硼酸
质量之和与助熔剂的质量比为1∶0.5~1.5;升温熔融:将混合均匀的配料放入可控升温的设备,以每分钟5~20℃升温至650~750℃,在此
温度持续一小时;然后以每分钟5℃升温升至800~900℃,在此温度持续两个小时;冷却洗涤:将熔融后的产物自然冷却,然后放入水中浸泡、搅拌,进行离心分离;再向离心出的固体中加水搅拌,再次离心;干燥:将离心产物移入烘箱,在50~200℃下,烘干,然后冷却到室温,得白色粉末状固体。
经X-光衍射
相图与纯品硼酸镁晶须一致;
电子显微镜分析显示获得的硼酸镁晶须有大的长径比。
此反应助熔剂可选用氯化钠、
氯化钾、溴化钠、溴化钾、氟化钠、氟化钾、氯化锂、溴化锂中的一种或其中二至三种混合;原料来源为市场购得氢氧化镁 标准 MgO≥98%硼酸 标准 H3BO3≥99%
助熔剂 标准 化学纯水平本发明的有益效果:本发明改变原来的盐和酸的反应为碱和酸的反应,使反应条件得到简化,步骤减少,所得产物的收率高,纯度高,长径比大。
制造硼酸镁晶须的成品鉴定的实验数据
所有原料都为固相,研磨混合直接加热熔融,无需用
溶剂使得省略了喷雾干燥的步骤,操作简单;本发明不需要使用催化剂,节约成本,可直接利用镁原料的矿山资源,无须将菱镁矿的镁盐转化为氯化镁;还有收率高,易于工业化生产高质量的硼酸镁晶须。
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实施例1:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaCl,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入
坩埚,送至
马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例2:取一个100ml的研钵,加入25.5克固体KCl,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.2克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到730℃,在730℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至880℃,在880℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以180℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例3:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaBr,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到750℃,在750℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至900℃,在900℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以200℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例4:取一个100ml的研钵,加入25克固体KBr,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到680℃,在680℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至830℃,在830℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以100℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例5:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaF,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例6:取一个100ml的研钵,加入25克固体KF,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例7:取一个100ml的研钵,加入25克固体LiCl,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例8:取一个100ml的研钵,加入25克固体LiBr,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例9:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaCl和KCl混合物,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例10:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaBr和KBr混合物,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例11:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaF和KF混合物,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例12:取一个100ml的研钵,加入25克固体LiCl和LiBr混合物,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。
实施例13:取一个100ml的研钵,加入25克固体NaCl和NaBr混合物,加入8.70克固体Mg(OH)2,研磨混合均匀,再加入10.0克H3BO3,研磨混合均匀,研磨的粒度为120目,将研磨混合好的混合物移入坩埚,送至马福炉中升温加热,升温速度为10℃/min,升温到700℃,在700℃时保持一个小时,然后以5℃/min的速度升温至850℃,在850℃状态保持两个小时,自然冷却至室温,将产物取出,放入60ml水中浸泡、搅拌,搅拌一小时;进行离心分离;向固体中加入30ml水,搅拌一小时,进行离心分离,分离后将固体移入坩埚。再送入烘箱内以150℃的条件烘3小时,冷却到室温,得到白色粉末固体产品。