Mg(OH)2晶须的制备方法课件

1、 Mg(OH)2晶须的概况晶须的概况 Mg(OH)2晶须是功能型的短纤维材料，既能阻燃，又有增强材料的功效。作为阻燃剂，它具有阻燃、不挥发、不腐蚀、不产生有毒气体的特点，是无卤环境友好型阻燃剂。作为晶须增强材料，Mg(OH)2 晶须具有很好的增强增塑性能，可用于热固性树脂，热塑性树脂，橡胶等聚合物中，能制造出高性能的工程塑料，特殊复合材料，胶粘剂，新型涂料 等。而且其工艺性能好所以它在复合材料制造中具有非常重要的价值和广阔的应用前景。黄世兴黄世兴 罗伟亮罗伟亮 陈陈 林林 出品出品 Mg(OH)2晶须的概况晶须的概况 Mg(OH)2晶须的生长机理晶须的生长机理 晶须生长机理非常复杂，当前普遍认

2、为，晶须生长机理主要有气液固(VLS)机理、液固(LS)机理和螺旋位错。 实验认为，Mg(OH)2晶须的形成属于LS机制，L为液体反应物，S为固体反应物，它有成核和生长2个 阶段。Mg(OH)2晶须生长首先要求有一个作为螺旋位错的基质，同时还有传质过程中的原料供给，即 助溶剂作为传质载体不断将液体反应物输送到基质处，随着温度的上升及恒温时间的延长先形成了晶核，继之长大，从而进行4步生长模型：反应微区的形成、晶核的形成、晶核成长、晶须形成。关键是位错的形成和发展，Mg(OH)2晶须的形成大致过程可用Scheme 1来表示，即依abcd生长。 Mg(OH)2晶须是功能型的短纤维材料，既能阻燃，又有

3、增强材料的功效。作为阻燃剂，它具有阻燃、不挥发、不腐蚀、不产生有毒气体的特点，是无卤环境友好型阻燃剂。作为晶须增强材料，Mg(OH)2 晶须具有很好的增强增塑性能，可用于热固性树脂，热塑性树脂，橡胶等聚合物中，能制造出高性能的工程塑料，特殊复合材料，胶粘剂，新型涂料 等。而且其工艺性能好所以它在复合材料制造中具有非常重要的价值和广阔的应用前景。 Mg(OH)2晶须的生长机理晶须的生长机理 晶须生长机理非常复杂，当前普遍认为，晶须生长机理主要有气液固(VLS)机理、液固(LS)机理和螺旋位错。 实验认为，Mg(OH)2晶须的形成属于LS机制，L为液体反应物，S为固体反应物，它有成核和生长2个 阶

4、段。Mg(OH)2晶须生长首先要求有一个作为螺旋位错的基质，同时还有传质过程中的原料供给，即 助溶剂作为传质载体不断将液体反应物输送到基质处，随着温度的上升及恒温时间的延长先形成了晶核，继之长大，从而进行4步生长模型：反应微区的形成、晶核的形成、晶核成长、晶须形成。关键是位错的形成和发展，Mg(OH)2晶须的形成大致过程可用Scheme 1来表示，即依abcd生长。Mg(OH)2晶须的制备方法晶须的制备方法方法一：方法一：简易水热法简易水热法方法二：方法二：有机溶剂有机溶剂-微波微波-水热水热法制备氢氧法制备氢氧化镁晶须化镁晶须方法三：方法三：丙三醇丙三醇-变频变频微波微波-水热法水热法制备氢

5、氧化制备氢氧化镁晶须镁晶须Mg(OH)2晶须的制备方法晶须的制备方法方法一：方法一：简易水热法简易水热法方法二：方法二：有机溶剂有机溶剂-微波微波-水热水热法制备氢氧法制备氢氧化镁晶须化镁晶须方法三：方法三：丙三醇丙三醇-变频变频微波微波-水热法水热法制备氢氧化制备氢氧化镁晶须镁晶须方法一：简易水热法方法一：简易水热法1、试剂和仪器 NaOH、MgCl26H2O均为分析纯试剂；自配制OR(某有机混合液)、HHS型恒温器、FYX-2型高压釜、5600型电子显微镜、3C型x射线衍射仪、铜靶、石墨弯晶单色器、扫描速率3度/min。 2、实验方法 配制1.20 molL MgCI26H2O和1.90

6、molL NaOH溶液。均先在水温为86的恒温器中加热 30 min后，边搅拌边将NaOH溶液缓慢加入到MgCl26H2O溶液中，加毕后立即将其置于水温为100 的恒温器中晶化5.5 h后取出。抽滤并洗涤试样后，再置于烘箱于(1055)中烘2 h得成品。3、产品形貌、物性及纯度检测 图1为产品Mg(OH) 2的SEM图。由图1可见，产品为晶须形状，但发育并不是很完善。图2为 Mg(OH)2 产品的XRD图。经与Mg(OH)2 标准衍射图比较，图2中的各峰位置和强度均与标准图吻合， 证实了产品为Mg(OH) 2。方法一：简易水热法方法一：简易水热法方法二：有机溶剂方法二：有机溶剂-微波微波-水热

7、法水热法 制备氢氧化镁晶须制备氢氧化镁晶须1、仪器 微波-水热高压釜、恒温器。2、实验原料 青海东台水氯镁石混合物、有机溶剂(经初步纯化的，自配制，用OR表示)、NaOH(AR)、蒸馏水等。3、实验理论指导 微波-水热法具有独特的晶体生长功能 ，有机溶剂的加入又使得反应体系中某些分子或离子容易吸附在指定的晶面上，改变晶面发育情况。将微波、 有机溶剂同时用到水热法中可制得特殊形状的氢氧化镁。氢氧化镁晶须的形成经历了碱式氯化镁阶 段，可能发生的反应有 ： （1） MgCl26H2O+(2-x)OH -Mg(OH) (2-x) Clx +(2-x)Cl - （2） Mg(OH) (2-x) Clxm

8、H2O - (1- x2) Mg(OH)2(晶须状)+x2MgCl2+Mh2o4、实验步骤 （1）原料组成质量分数分析）原料组成质量分数分析 按盐和卤水的分析方法 进行分析，水氯镁 石混合物各主要离子组分质量分数为Mg2+9.85， Ca 2+ 0.082。Cl-37.15，Na+1 3.126，K+ 1.211，SO2-40.108，酸不溶物0.055。 常温有机溶剂有机溶剂微波-水热反应即将其置于水温为100 的恒温器中晶化5.5 h后取出。抽滤并洗涤试样后，再置于烘箱于(1055)中烘2 h得成品。3、产品形貌、物性及纯度检测 图1为产品Mg(OH) 2的SEM图。由图1可见，产品为晶须

9、形状，但发育并不是很完善。图2为 Mg(OH)2 产品的XRD图。经与Mg(OH)2 标准衍射图比较，图2中的各峰位置和强度均与标准图吻合， 证实了产品为Mg(OH) 2。1、仪器 微波-水热高压釜、恒温器。2、实验原料 青海东台水氯镁石混合物、有机溶剂(经初步纯化的，自配制，用OR表示)、NaOH(AR)、蒸馏水等。3、实验理论指导 微波-水热法具有独特的晶体生长功能 ，有机溶剂的加入又使得反应体系中某些分子或离子容易吸附在指定的晶面上，改变晶面发育情况。将微波、 有机溶剂同时用到水热法中可制得特殊形状的氢氧化镁。氢氧化镁晶须的形成经历方法二：有机溶剂方法二：有机溶剂-微波微波-水热法水热法

10、 制备氢氧化镁晶须制备氢氧化镁晶须（2）沉淀反应与水热反应）沉淀反应与水热反应 将一定量的水氯镁石溶液配制成含MgCl2 为 1-4 molL的溶液，并加入一定质量分数的OR；在 恒温器(设定0=80)内用0.1 molL的NaOH在 快速搅拌下缓缓加入到水氯镁石溶液中，并最终使得OH-Cl-=0.5。加样一经完成，立即将反 应体系倒人反应釜进行水热反应。设定反应温度 为180，反应时间t为1.5 h。水热反应结束，取出浆料，静置，OR与其他组分分层，回收OR。过滤沉淀并用蒸馏水淋洗数次，再将沉淀放在干燥箱内干燥16 h得成品。5、结果与讨论 （1）产品形貌检测）产品形貌检测 图1中(a)是在

11、OR质量分数为30时所得 Mg(OH) 2产品的SEM图，(b)是在OR质量分数为 60时所得Mg(OH)2产品的SEM图。 (a)(b)了碱式氯化镁阶 段，可能发生的反应有 ： （1） MgCl26H2O+(2-x)OH -Mg(OH) (2-x) Clx +(2-x)Cl - （2） Mg(OH) (2-x) ClxmH2O - (1- x2) Mg(OH)2(晶须状)+x2MgCl2+Mh2o4、实验步骤 （1）原料组成质量分数分析）原料组成质量分数分析 按盐和卤水的分析方法 进行分析，水氯镁 石混合物各主要离子组分质量分数为Mg2+9.85， Ca 2+ 0.082。Cl-37.15，

12、Na+1 3.126，K+ 1.211，SO2-40.108，酸不溶物0.055。 有机溶剂常温有机溶剂微波-水热反应（2）沉淀反应与水热反应）沉淀反应与水热反应 将一定量的水氯镁石溶液配制成含MgCl2 为 1-4 molL的溶液，并加入一定质量分数的OR；在 恒温器(设定0=80)内用0.1 molL的NaOH在 快速搅拌下缓缓加入到水氯镁石溶液中，并最终使得OH-Cl-=0.5。加样一经完成，立即将反 应体系倒人反应釜进行水热反应。设定反应温度 为180，反应时间t为1.5 h。水热反应结束，取出浆料，静置，OR与其他组分分层，回收OR。过滤沉淀并用蒸馏水淋洗数次，再将沉淀放在干燥箱内干

13、燥16 h得成品。（2）物质鉴定）物质鉴定 取其中的反应体系质量分数为30OR的所得 产品用XRD进行鉴定,图2是30OR所得产品的 XRD衍射图，经与Mg(OH) 2标准XRD衍射图比较，证实了产品是氢氧化镁。方法三：丙三醇方法三：丙三醇-变频微波变频微波-水水 热法制备氢氧化镁晶须热法制备氢氧化镁晶须1、试剂与仪器、试剂与仪器 MgCl2 6H2O、丙三醇和NaOH等试剂均为分析纯。改装的家用HC23BAV变频微波炉、40 mL内衬有聚四氟乙烯管的反应釜、DMax-3C型x射线衍射仪、铜靶，A=015418 nm，石墨弯晶单色器，扫描速率005度s，扫描范围10度70度；PHILIPS-S

14、L一30型扫描电镜、JEM一101 1型透射电镜。 2、实验过程、实验过程 氢氧化镁晶须样品由“丙三醇-变频微波-水热法”合成：将5、结果与讨论 （1）产品形貌检测）产品形貌检测 图1中(a)是在OR质量分数为30时所得 Mg(OH) 2产品的SEM图，(b)是在OR质量分数为 60时所得Mg(OH)2产品的SEM图。 (a)(b)（2）物质鉴定）物质鉴定 取其中的反应体系质量分数为30OR的所得 产品用XRD进行鉴定,图2是30OR所得产品的 XRD衍射图，经与Mg(OH) 2标准XRD衍射图比较，证实了产品是氢氧化镁。0.005 mol MgCl2 6H2O，0.01 mol NaOH 和

15、丙三醇放入反应釜内，将反应釜置于变频微波炉内，检测温度，在180下恒温6 h。反应完毕，待反应釜自然冷却至室温后过滤收集沉淀，用蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，将沉淀置于95烘箱中烘20 h，即得 白色柔软纤维状样品，丙三醇采用蒸馏法回收3.1XRD3.1XRD分析分析 样品s1s6的x射线衍射图形见图1由图1可见，6条谱线的峰位和峰强基本一致，通过与氢氧化镁标准衍射图（JCPDS 2-07-0239）比较，样品各峰位置及相对信号强度与标准衍射图谱基本吻合，证实了各样品均为氢氧化镁。将各样品衍射数据输入Origin7.5程序，计算出样品S1-S6在（101）晶面上的半峰宽分别为0.81度，0.89度

16、，0.62度，0.31度，0.49度和0.73度，样品S4的半峰宽最小，结合衍射峰强度可知，样品S4的结晶度最好，而样品S1的结晶度最差。方法三：丙三醇方法三：丙三醇-变频微波变频微波-水水 热法制备氢氧化镁晶须热法制备氢氧化镁晶须1、试剂与仪器、试剂与仪器 MgCl2 6H2O、丙三醇和NaOH等试剂均为分析纯。改装的家用HC23BAV变频微波炉、40 mL内衬有聚四氟乙烯管的反应釜、DMax-3C型x射线衍射仪、铜靶，A=015418 nm，石墨弯晶单色器，扫描速率005度s，扫描范围10度70度；PHILIPS-SL一30型扫描电镜、JEM一101 1型透射电镜。 2、实验过程、实验过程

17、 氢氧化镁晶须样品由“丙三醇-变频微波-水热法”合成：将0.005 mol MgCl2 6H2O，0.01 mol NaOH 和丙三醇放入反应釜内，将反应釜置于变频微波炉内，检测温度，在180下恒温6 h。反应完毕，待反应釜自然冷却至室温后过滤收集沉淀，用蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，将沉淀置于95烘箱中烘20 h，即得 白色柔软纤维状样品，丙三醇采用蒸馏法回收3.1XRD3.1XRD分析分析 样品s1s6的x射线衍射图形见图1由图1可见，6条谱线的峰位和峰强基本一致，通过与氢氧化镁标准衍射图（JCPDS 2-07-0239）比较，样品各峰位置及相对信号强度与标准衍射图谱基本吻合，证实了各样品均为

18、4、SEM和和TEM分析分析 图2示出了样品S1S6的SEM观测结果从图2 (D)可见，样品s4的晶须质量最好：分散性好，大小均匀，晶须产率接近100，未发现晶须断裂现象；样品sl的结晶度差，基本上未形成晶须图2(A)；样品s2有少部分晶须，但产率较低，粒子间的分散性很差图2(B)；样品s3中晶须产率较高，但仍有小部分非晶须粒子共存，分散性较差，断裂现象较严重图2(C)；样品s5中的粒子已卷成纺缍状而非晶须状图2(E)，这与我们 制备碱式硫酸镁晶须现象相似；样品S6变成了泥块状图2(F)。氢氧化镁。将各样品衍射数据输入Origin7.5程序，计算出样品S1-S6在（101）晶面上的半峰宽分别为

19、0.81度，0.89度，0.62度，0.31度，0.49度和0.73度，样品S4的半峰宽最小，结合衍射峰强度可知，样品S4的结晶度最好，而样品S1的结晶度最差。4、SEM和和TEM分析分析 图2示出了样品S1S6的SEM观测结果从图2 (D)可见，样品s4的晶须质量最好：分散性好，大小均匀，晶须产率接近100，未发现晶须断裂现象；样品sl的结晶度差，基本上未形成晶须图2(A)；样品s2有少部分晶须，但产率较低，粒子间的分散性很差图2(B)；样品s3中晶须产率较高，但仍有小部分非晶须粒子共存，分散性较差，断裂现象较严重图2(C)；样品s5中的粒子已卷成纺缍状而非晶须状图2(E)，这与我们 制备碱式硫酸镁晶须现象相似；样品S6变成了泥块状图2(F)。 由SEM观测结果可以看出，在反应体系中加入体积分数为15的丙三醇效果最好。这可能是与丙三醇在一定条件下引起的螺旋位错及丙三醇与水组成独特的氢键网络有关丙三醇可吸附在氢氧化镁晶粒某一晶面而使晶体生长出现螺旋位错，位错的繁殖即形成晶须；一定浓度的丙三醇可能与溶液中负离子配位多面体