專利名稱：氫氧化鎂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造氫氧化鎂(Mg(OH)2)的方法以及所述氫氧化鎂的用途，特別是作 為阻燃劑在如電纜等物品中的用途。
背景技術(shù)：
氫氧化鎂被廣泛地用作阻燃劑。但是，天然氫氧化鎂(水鎂石)礦藏非常稀少并 且經(jīng)常受到纖維礦石的污染，纖維礦石中有一些(如石棉)會(huì)帶來嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前 的合成形式的氫氧化鎂較為昂貴，因此對(duì)于制造適合用作阻燃劑的氫氧化鎂的替代且具成 本效率的方法存在持續(xù)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了一種制造氫氧化鎂的方法，所述方法包括煅燒碳酸鎂的礦源以形成氧化鎂；和使氧化鎂在水中熟化；如果所述碳酸鎂的礦源還含有碳酸鈣的礦源，則在于水中熟化之前將煅燒進(jìn)行至 形成少于約20重量％的氧化鈣。適當(dāng)?shù)奶妓徭V的礦源包括白云石、菱鎂礦、水菱鎂礦和碳酸鈣鎂石。白云石是碳酸 鈣鎂(CaMg (CO3) 2)，而菱鎂礦是MgC03。水菱鎂礦具有化學(xué)式Mg5 (CO3) 4 (OH) 2 · 4H20,而碳酸 鈣鎂石具有化學(xué)式Caife3 (CO3) 4。同樣地，本發(fā)明提供了一種制造氫氧化鎂的方法，所述方法包括煅燒菱鎂礦或水菱鎂礦以形成氧化鎂；和使氧化鎂在水中熟化。本發(fā)明還提供了一種制造氫氧化鎂的方法，所述方法包括煅燒白云石或碳酸鈣鎂石以形成氧化鎂；和使氧化鎂在水中熟化；并且其中在于水中熟化之前將煅燒進(jìn)行至形成少于約20重量％的氧化鈣。熟化后，可以將氫氧化鎂從水中分離出來并干燥。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以將本發(fā)明的上述方面制得的氫氧化鎂與一種或多 種其他微粒狀無機(jī)材料合并，從而形成適于與聚合物混合以形成填充聚合物的微粒狀填充 材料。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明前述方面的方法可以包括還將氫氧化鎂(可選的 是與一種或多種其他微粒狀無機(jī)材料混合的氫氧化鎂)與聚合物混合以形成填充聚合物。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，可以將填充聚合物成型為物品。適當(dāng)?shù)奈锛姎?產(chǎn)品用鞘、涂層或外殼。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明的前述方面的方法可以還包括將氫氧化鎂(可 選的是與一種或多種其他微粒狀無機(jī)材料混合的氫氧化鎂)與阻燃性理想的不同于聚合物的材料混合，然后將其成型為如地板、工作臺(tái)面和石膏板等物品。石膏板也可以稱作墻 板。在其中形成少于約20重量％氧化鈣的本發(fā)明的那些方面中，所述百分比系基于 煅燒后存在的固體總重量。例如形成少于約15重量％的氧化鈣；例如形成少于約10重量％ 的氧化鈣。優(yōu)選的是，煅燒后且于水中熟化前基本不形成氧化鈣。例如，基于煅燒后存在的 總固體，煅燒后存在約5重量％以下的氧化I丐，優(yōu)選少于約4重量％、例如少于約3重量％、 例如少于約2重量％或少于約1重量％。這些量可以通過分析熟化產(chǎn)物中氫氧化鈣的量來 確定，因?yàn)槭旎^程中所有氧化鈣都轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣。用于確定熟化產(chǎn)物中氫氧化鈣的適當(dāng)方法是將差示掃描量熱法和熱重分析(DSC/ TGA)聯(lián)用。這種裝置的實(shí)例為由德國(guó)Netzsch公司制造的STA409EP。該分析使測(cè)試樣品在空氣中進(jìn)行受控加熱，所述受控加熱在25°C 1200°C的范 圍內(nèi)以10°c /分鐘的速率進(jìn)行。對(duì)通過煅燒和隨后熟化白云石樣品制得的材料進(jìn)行試驗(yàn)， 獲得的輸出結(jié)果的實(shí)例如

圖1所示。參見圖1，DSC曲線(粗線)在457. 3°C的峰對(duì)應(yīng)于氫氧化鈣的熱分解，所述熱分 解釋放水。由TGA曲線(細(xì)線)算得分解過程所引起的質(zhì)量損失為1. 41重量％。氫氧化鈣的熱分解的化學(xué)計(jì)量研究使得可以計(jì)算分解的理論質(zhì)量損失。因此，在 以下實(shí)例中，檢測(cè)到的1. 41重量％的質(zhì)量損失對(duì)應(yīng)于煅燒樣品中存在4. 39重量％的氧化 鈣。Ca (OH) 2 — CaCHH2O74g — 56g+18g100% — 75. 68%+24. 32 重量％ ·
具體實(shí)施例方式碳酸鎂的來源碳酸鎂的適當(dāng)來源包括如白云石、菱鎂礦、水菱鎂礦和碳酸鈣鎂石等礦石。白云 石是碳酸鈣鎂(Ca. Mg(CO3)2),而菱鎂礦是MgCO3。水菱鎂礦是水合碳酸鎂礦并具有化學(xué)式 Mg5 (CO3) 4 (OH) 2 · 4H20。碳酸鈣鎂石具有化學(xué)式 Caife3 (CO3) 4。在煅燒之前，可以先將礦石用如顎式粉碎機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)粉碎。然后可以使用已知 技術(shù)研磨經(jīng)粉碎的礦石，以提供例如通常小于約53 μ m的適當(dāng)?shù)牧健＿m當(dāng)?shù)姆勰┗V石 可以通過商業(yè)方式獲得。在煅燒之前，可以先對(duì)經(jīng)粉碎和經(jīng)研磨(可選的)的礦石進(jìn)行選礦。例如，可以對(duì) 磨碎的微粒狀礦石進(jìn)行選礦，以改善其亮度和/或減少其礦物纖維的含量。這可以包括將 微粒狀礦石分散在流體載體介質(zhì)中以產(chǎn)生分散體；將所述分散體引入具有足夠場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng) 中以磁化微粒狀礦石的含鐵組分；將分散體從磁場(chǎng)中移出并將分散體置于充分靠近磁性或 可磁化材料的位置，使分散體的所述含鐵組分集中在所述磁性或可磁化材料的附近；然后 將所述集中的含鐵組分與分散體的其余部分分離。流體載體可以是氣體、液體或流動(dòng)性固體。優(yōu)選水性液體分散體。如上所述，如果 需要，可以使用適當(dāng)?shù)姆稚?。磁?chǎng)可以通過任何適當(dāng)?shù)难b置產(chǎn)生。例如，磁場(chǎng)可以通過電 磁體、例如超導(dǎo)磁體產(chǎn)生。磁場(chǎng)可以具有大于約1特斯拉、例如大于約2特斯拉、例如大于約3特斯拉、例如大于約4特斯拉、例如小于約7特斯拉的場(chǎng)強(qiáng)。優(yōu)選的是，磁場(chǎng)強(qiáng)度為約 5特斯拉。這樣的磁場(chǎng)具有能夠磁化分散體中的可磁化顆粒的充分強(qiáng)度。磁化作用可以是 永久的或暫時(shí)的作用。分散的微粒狀礦石可以在磁場(chǎng)中處于靜態(tài)，也可以以流動(dòng)的形式通過磁場(chǎng)。當(dāng)采 用流動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，流動(dòng)可以以任何適當(dāng)速率和任何適當(dāng)方式發(fā)生。例如，可以使分散體以大于 約IOml s_\例如大于約15ml s_\例如大于約20ml s_\例如約25ml s-1的流速通過磁場(chǎng)。適當(dāng)?shù)氖?，磁性或可磁化材料可以是任何適當(dāng)類型和具有任何適當(dāng)構(gòu)造的鐵磁材 料。例如，所述鐵磁材料可以包含鐵、鎳、鈷或它們的任何組合。例如，所述鐵磁材料可以是 包含鐵、鎳、鈷或它們的任何組合的合金。合金也可以包含其他材料，例如碳。優(yōu)選的是，可 以將鐵磁材料形成為任何適合的設(shè)置，以與磁化的分散體接觸，從而使得分散體中的磁化 的顆粒通過磁力附著至鐵磁材料。因此，可使分散體與鐵磁材料之間具有較大接觸表面積 的設(shè)置特別受歡迎。例如，鐵磁材料可以是具有單個(gè)網(wǎng)篩或篩孔或者多個(gè)網(wǎng)篩和/或篩孔 的形式。例如，可以使用包含含有鐵磁材料的顆粒(例如涂布有鐵磁材料的顆粒，例如主要 由鐵磁材料構(gòu)成的顆粒)的填充床。例如，可以將鐵磁材料設(shè)置為細(xì)長(zhǎng)的元件，其長(zhǎng)度可以 充分大于其最大橫向尺寸。所述細(xì)長(zhǎng)的元件可以具有例如編織、卷繞和/或排成一行等有 序設(shè)置，也可以具有例如纏繞和/或纏結(jié)等無序設(shè)置。將分散體設(shè)置在充分靠近磁性或可磁化材料的位置的步驟可以以靜止或移動(dòng)方 式進(jìn)行，所述分散體的含鐵組分集中在磁性或可磁化材料附近。移動(dòng)方式涉及分散體與磁 性或可磁化材料的相對(duì)移動(dòng)，二者不必各自都移動(dòng)。優(yōu)選的是，分散體移動(dòng)而磁性或可磁化 材料保持靜止。優(yōu)選的是，分散體與磁性或可磁化材料在容器或設(shè)備中直接接觸。在分散體的含鐵組分已經(jīng)如上所述集中之后，將含鐵組分與分散體的其余部分分 離。在上述優(yōu)選設(shè)置中，貧鐵分散體從附著于磁性或可磁化(例如鐵磁體)材料的含鐵組 分上流走。然后通過任何適當(dāng)裝置將含鐵組分從鐵磁材料上除去。磁化顆?？梢酝ㄟ^機(jī)械攪 拌、通過熱處理或通過將附著有磁化顆粒的鐵磁材料與例如水等適當(dāng)?shù)南匆哼M(jìn)行接觸而除 去。優(yōu)選的是，磁化顆粒被暫時(shí)磁化，以使其在分散體與鐵磁材料接觸過程中附著于鐵磁材 料，而在接觸完成后很容易地脫附?？梢詫㈣F磁材料設(shè)置在任何適當(dāng)?shù)娜萜髦小Ｋ鋈萜骼绫旧砑从设F磁材料制 成。容器可以設(shè)置有入口和出口，并根據(jù)需要設(shè)置有適當(dāng)?shù)拈y和控制機(jī)構(gòu)，以使選礦工序易 于進(jìn)行。例如，容器可以具有入口和出口。入口和/或出口可以設(shè)置有用于控制材料通過 容器的流速的閥或其他裝置。閥或其他裝置可以適于遙控，例如通過電子或計(jì)算機(jī)控制設(shè) 備來遙控。適于改善亮度的其他選礦方法包括一次或多次洗滌、還原性漂白和氧化性漂白。煅燒可以使用已知的煅燒設(shè)備和技術(shù)來煅燒碳酸鎂的礦源。當(dāng)碳酸鎂的礦源也包含碳 酸鈣的礦源(可作為碳酸鈣鎂存在，如白云石)時(shí)，優(yōu)選這樣進(jìn)行煅燒工序使碳酸鈣的分 解達(dá)到最低并且不形成或基本不形成氧化鈣。雖然優(yōu)選不形成氧化鈣，但還是會(huì)產(chǎn)生少量 氧化鈣。所形成的氧化鈣的總量可以為總固體煅燒產(chǎn)物的大約5重量％以下、優(yōu)選少于約4 重量％、更優(yōu)選少于約2重量％。該受控煅燒可稱作部分煅燒，并可由以下方程式1表示。第一步顯示煅燒工序，第二步顯示加入水時(shí)氧化鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂的熟化步驟Ca · Mg (CO3) 2 — Mg0+CaC03+C02 — Mg (OH) 2+CaC03........(1)。為使煅燒工序過程中碳酸鈣不轉(zhuǎn)化為氧化鈣，或者僅存在少量氧化鈣，煅燒通常 在低于900°C、例如約850°C進(jìn)行?？梢詤⒖际褂美绮钍緬呙枇繜岱?DSC)或熱重分析 (TGA)對(duì)白云石進(jìn)行的熱分析來選擇精確的溫度。所述分析指明了碳酸鈣是否分解形成氧 化鈣。當(dāng)碳酸鎂的礦源僅由或基本由碳酸鎂構(gòu)成時(shí)(例如菱鎂礦)，適當(dāng)?shù)氖庆褵襟E 可以在約800°C進(jìn)行。完全的煅燒工序以以下方程式( 顯示，包括氧化鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂 (水解)的熟化步驟MgCO3 — Mg0+C02 — Mg (OH) 2.........(2)。在煅燒之前，可將礦石研磨以防止形成聚集體。然后將經(jīng)研磨的礦石裝入耐火托 盤中并送至適當(dāng)?shù)臓t中。適當(dāng)?shù)撵褵隣t包括回轉(zhuǎn)煅燒爐、多膛煅燒爐和流化床煅燒爐?？?將由DSC/TGA分析確定的優(yōu)選煅燒溫度用作礦石煅燒時(shí)長(zhǎng)和煅燒溫度的適當(dāng)指導(dǎo)。在煅燒 爐中的滯留時(shí)間應(yīng)足以使碳酸鎂進(jìn)行煅燒，而不使或僅極小程度地使任何存在的碳酸鈣轉(zhuǎn) 化為氧化鈣。通常，在適當(dāng)溫度下于煅燒爐中的滯留時(shí)間為1小時(shí)左右。熟化煅燒完成后，可選的是，使用例如錘磨機(jī)或球磨機(jī)對(duì)煅燒產(chǎn)物進(jìn)行干磨。進(jìn)行所述 研磨，使得粒徑通常小于約53 μ m。在此可選的干磨過程中應(yīng)盡量避免暴露于濕氣。通過與水接觸，使經(jīng)煅燒或部分煅燒的碳酸鎂的礦源熟化。在熟化之前，優(yōu)選的是 盡量避免使煅燒產(chǎn)物暴露于濕氣。熟化產(chǎn)物為氫氧化鎂(Mg(OH)2),有時(shí)稱其為MDH(二氫 氧化鎂)。優(yōu)選的是，熟化在不存在或基本不存在離子物種(即，離子物種的水平不高于其 在水中的通常水平)的情況下進(jìn)行。例如，熟化可以在不存在另外的氯化鈣下進(jìn)行。更具 體而言，水可以含有少于5重量％的氯化鈣。但是，為控制氫氧化鎂晶體的形態(tài)，可以改變 pH，例如通過在熟化過程中弓丨入離子物種來進(jìn)行。為控制所獲得的氫氧化鎂的形態(tài)，在熟化工序過程中，可以改變pH、攪拌程度、溫 度、時(shí)長(zhǎng)和懸浮液中固體的量中的任何一種或多種。理想的是，獲得粒徑為約5 μ m 10 μ m 的六角形形態(tài)的離散顆粒?？梢酝ㄟ^增加熟化發(fā)生時(shí)間及提高其發(fā)生的溫度而獲得優(yōu)選的 形態(tài)。對(duì)于與阻燃劑相關(guān)的應(yīng)用，理想的是表面積為約lm2/g 10m2/g。用于測(cè)量表面積 的適當(dāng)技術(shù)是利用布魯諾-埃梅特-特勒理論(BET)吸收氮?dú)狻Ｓ糜谠摲治龅倪m當(dāng)?shù)目缮?購(gòu)實(shí)驗(yàn)室裝置是由美國(guó)Micomeritics Inc.生產(chǎn)的Gemini設(shè)備。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果表面 積過高，則難以有效地將微粒狀氫氧化鎂并入聚合物中。通常，熟化過程中分散體的固體含 量可以是總固體的約10重量％。一旦氫氧化鎂已經(jīng)形成，則需要分離出因過度煅燒(over-calcination)而形成 的任何所謂死燒(dead-bumed)或過燒的氧化鎂。該氧化鎂往往比氫氧化鎂粗大?？梢允?用如篩分、離心或沉降等已知分離技術(shù)進(jìn)行該分離。可以通過脫水、擠壓或過濾將晶體Mg(OH)2產(chǎn)物從水性懸浮液中分離，并在空氣中干燥。如果合適，在熟化過程中可以使用如三乙醇胺等鐵螯合劑，以除去任何鐵并提高 Mg(OH)2的亮度。
可以研磨干燥的氫氧化鎂。優(yōu)選的是，進(jìn)行所述研磨以僅使顆粒不再成塊。此處所用的用于粒徑測(cè)量的激光散射測(cè)量法是公知的利用CILAS (Compagnielndustrielle des Lasers) 1064裝置的粒徑分析。CILAS裝置通過使激光束穿 過樣品顆粒的稀釋懸浮液并測(cè)量所獲得的激光束衍射圖案來確定樣品的粒徑分布。然后利 用基于光學(xué)理論的數(shù)學(xué)算法(Fraimhofer)分析衍射圖案以計(jì)算樣品的粒徑分布。CILAS 1064裝置配備有濕取樣工具和雙激光檢測(cè)系統(tǒng)，以便能夠精確測(cè)量非常細(xì)小的顆粒。CILAS 1064裝置通?？蓪⒘綌?shù)據(jù)提供到小數(shù)點(diǎn)后兩位。氫氧化鎂的用途本發(fā)明制得的氫氧化鎂適于用作各種應(yīng)用中的填料?？蛇x的是，可將氫氧化鎂與一種或多種其他微粒狀無機(jī)材料合并，以提供適于用 在聚合組合物中的微粒狀無機(jī)填充材料。但是，氫氧化鎂也可以是填充材料中所存在的唯 一材料，特別是用于電纜中時(shí)。該填料優(yōu)選以基本為干粉的形式提供使用。所述一種或多 種其他微粒狀材料可以適當(dāng)?shù)鼐哂凶枞夹?，并以可阻燃的量與本發(fā)明的微粒狀氫氧化鎂一 起提供。優(yōu)選的這些組分包括磨碎的和沉淀的三羥基氧化鋁(ΑΤΗ)。優(yōu)選的是，不存在氫氧 化鈣或其以極少量存在。例如，基于填充材料中的總固體，所存在的氫氧化鈣的量可以少于 約5重量％，例如少于約2重量％，例如少于約1重量％。適當(dāng)?shù)氖?，包含氫氧化鎂的微粒狀無機(jī)填料可以以填充聚合物的約1重量％ 約 90重量％、例如約5重量％ 約80重量％、例如約9重量％ 約60重量％的量存在。填料 優(yōu)選以可阻燃的量存在于聚合物中，以提供例如適于用作電氣產(chǎn)品用鞘、涂層或外殼的阻 燃性聚合組合物?？蓪⑺鼍酆辖M合物成型為物品。所述物品可以是電氣產(chǎn)品用鞘、涂層 或外殼，例如電纜的鞘組件。聚合組合物可以通過混合組合物的各組分而形成，用于混合的所述聚合組分作為 液體或微粒狀固體而存在，并且可選的是為一種或多種聚合物前體。關(guān)于涉及聚合組合物的形成的本發(fā)明的那些方面，聚合物包含任何天然或合成聚 合物或其混合物。聚合物可以是例如熱塑性的或熱固性的。此處所用的術(shù)語“聚合物”包 括均聚物和共聚物、共混物以及交聯(lián)和/或纏結(jié)聚合物和如天然或合成橡膠等彈性體及其 混合物。適當(dāng)?shù)木酆衔锏木唧w實(shí)例包括但不限于如聚乙烯和聚丙烯等任何密度的聚烯烴、 聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯酸物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABQ共聚物、尼龍、聚氨 酯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)聚合物、聚氯乙烯、乙烯丙烯二烯單體(EPDM)及其任何混合 物，交聯(lián)或非交聯(lián)皆可。用于聚合物組分的術(shù)語“前體”很容易為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。例如，適當(dāng)?shù)那?體可以包括下述物質(zhì)中的一種或多種單體、交聯(lián)劑、包含交聯(lián)劑和促進(jìn)劑的固化體系、或 它們的任何組合。其他微粒狀無機(jī)材料(若存在)可以例如選自含磷化合物(例如有機(jī)磷酸鹽或五 氧化二磷)、含硼化合物(例如硼酸和如硼酸鈉、偏硼酸鋰、四硼酸鈉或硼酸鋅等金屬硼酸 鹽)、金屬鹽、金屬氫氧化物(例如水鋁礦、磨碎或沉淀的三羥基氧化鋁(ΑΤΗ)、其他合成氫 氧化鎂)、金屬氧化物(例如二氧化鉛、氧化銻)、其水合物(例如四硼酸鈉十水合物)、原始 或至少部分精煉形式的任何上述礦源、有機(jī)粘土(例如，如膨潤(rùn)土等蒙皂石粘土、如蒙脫石 等蒙脫礦、滑石、葉蠟石(pyrophilite)、鋰蒙脫石、蛭石、珍珠巖、皂石及其離子交換形式，適當(dāng)?shù)碾x子交換形式并入了選自季銨和烷基咪唑鐺離子的陽離子)、高嶺土、其他非高嶺土 (例如 H. van Olphen 所著的《Clay Colloid Chemistry》Gnterscience，1963)第 6 章所 述的那些物質(zhì)；更具體而言為下述物質(zhì)中的一種或多種伊利石；其他高嶺石，如地開石、 珍珠陶土和埃洛石；綠泥石；硅鎂土和海泡石)，以及它們的任何組合，通常為硼酸、金屬硼 酸鹽及其任何組合。其他組分包括鈣、鎂、鋁和硅的氧化合物(或所述化合物的衍生物)，如 氧化硅、硅酸鹽和大理石。微粒狀無機(jī)材料可以是天然存在的或合成的。微粒狀無機(jī)材料 可以選自但不限于下述礦物氧化鋁、石灰石、礬土、石膏、碳酸鎂、碳酸鈣(磨碎和/或沉淀 的)、白云石、硅藻土、碳酸鈣鎂石、菱鎂礦、勃姆石、坡縷石、水滑石和鋰皂石(Iaponite)。本發(fā)明制得的填充材料或聚合組合物可以包含一種或多種其他可選的阻燃組分 和/或非阻燃組分，優(yōu)選選自如鹵代烴(例如鹵代碳酸酯低聚物、鹵代苯氧化物、鹵代亞烷 基-雙-鄰苯二甲酰亞胺(phthalidimide)和鹵代二縮水甘油醚)等常規(guī)有機(jī)熱猝滅劑 (heat quencher)，可選的是與金屬氧化物(例如氧化銻)和聚合物用常規(guī)添加劑一起使 用，所述添加劑例如為顏料、著色劑、抗降解劑、抗氧化劑、抗沖擊改性劑(例如核-殼式接 枝聚合物)、填料(例如滑石、云母、硅灰石、玻璃或其混合物)、光滑劑(例如芥酸酰胺、油 酰胺、亞油酰胺或硬脂酰胺)、偶聯(lián)劑(例如硅烷偶聯(lián)劑)、過氧化物、抗靜電劑、礦物油、穩(wěn) 定劑、助流劑、脫模劑(例如金屬硬脂酸鹽，如硬脂酸鈣和硬脂酸鎂等)、成核劑、澄清劑及 其任何組合。適當(dāng)?shù)氖?，所述組分的總用量為填充組分總重的約1重量％ 約70重量％， 更優(yōu)選為約5重量％ 約50重量％，例如達(dá)到約30重量％。偶聯(lián)劑(若存在)可起到輔助填料顆粒與聚合物粘合的作用。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言適當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑是顯而易見的。其實(shí)例包括有機(jī)硅烷或鈦酸鹽，如乙烯基三乙氧基硅 烷、三-(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、乙烯基三乙?；柰?、四異丙基鈦酸鹽和四正丁基 鈦酸鹽等。相對(duì)于總微粒狀填料的重量，偶聯(lián)劑的用量通常為約0. 1重量％ 約2重量％， 優(yōu)選為約1重量％。本發(fā)明的聚合組合物的制備可以通過本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)混合方法完成，所 述方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。所述方法包括各組分或其前體的干混，以 及以常規(guī)方式進(jìn)行的后續(xù)處理。對(duì)于熱塑性聚合組合物，所述處理可以包括熔融混合，所述熔融混合在用于由組 合物制造物品的擠出機(jī)中直接進(jìn)行，或在如班伯里混合器等獨(dú)立混合裝置中預(yù)混。作為另 外一種選擇，可將各組分的干混物直接注塑成型而不進(jìn)行預(yù)熔融混合。當(dāng)本發(fā)明制造的填充材料包含多于一種組分時(shí)，可以通過將其組分緊密地混合在 一起而制備。然后在如上所述的處理之前，將所述填充材料與聚合物和任何所需添加組分 進(jìn)行適當(dāng)?shù)母苫臁橹苽浣宦?lián)或固化聚合組合物，適當(dāng)?shù)氖牵鶕?jù)所用聚合物的性質(zhì)和量，在適當(dāng)?shù)?熱、壓力和/或光條件下使未固化組分或其前體的混合物與適當(dāng)量的任何適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑或 固化體系接觸，以交聯(lián)和/或固化聚合物。為制備聚合時(shí)填充材料原位存在的聚合組合物，優(yōu)選的是，根據(jù)所用的單體的性 質(zhì)和量，在適當(dāng)?shù)臒帷毫?或光條件下使單體的混合物與任何所需的其他聚合物前體、 填料和任何其他組分接觸，以使單體與填充材料和其他組分原位聚合。可以處理聚合組合物從而以任何適當(dāng)方式成型為或?qū)⑵洳⑷肷虡I(yè)物品。所述處理可以包括壓縮成型、注塑成型、氣體輔助注塑成型、壓延、真空成型、熱成型、擠出、吹塑成 型、拉伸、旋壓、成膜、層壓、硫化或其任何組合?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)脑O(shè)備，所述設(shè)備對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的?？梢杂山M合物形成的物品各種各樣。實(shí)例包括電纜用鞘、涂布或覆蓋有聚合組合 物的電纜、以及電器(例如計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、鍵盤、尋呼機(jī)、電話、手機(jī)、手持 電腦、網(wǎng)絡(luò)接口、壓力通風(fēng)系統(tǒng)和電視)用外殼和塑料組件。阻燃性工作表面(例如柜臺(tái)操 作面)也可以由本發(fā)明的阻燃性聚合組合物形成?？梢杂商畛涞姆蔷酆衔镱惤M合物形成其 他物品。例如，也可以制造用于鍵盤中的包含石膏的組合物。包含橡膠的適當(dāng)物品包括用 于地板(例如用于如鐵路客車等運(yùn)輸裝置中)、密封墊、軟管中的那些物品。適當(dāng)?shù)氖?，用于阻燃性電氣組件的磨碎的氫氧化鎂的粒徑等級(jí)為小于106μπι且 大于38 μ m(-106 μ m+38 μ m)。適當(dāng)?shù)氖?，用于阻燃性柜臺(tái)操作面的磨碎的氫氧化鎂的粒徑 等級(jí)為小于53 μ m且大于38 μ m(-53 μ m+38 μ m)。實(shí)施例現(xiàn)在通過參考以下非限制性實(shí)施例來描述本發(fā)明。為評(píng)價(jià)由自歐洲礦藏獲得的Liierys白云石(Calcidol)和菱鎂礦制備的氫氧化 鎂填料，進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。礦物作為研磨產(chǎn)物提供，其中白云石的d5(l(由CILAS測(cè)量)為 1. 8 μ m，菱鎂礦的d5(1為81. 2 μ m。由白云石制備的氫氧化鎂填料稱為樣品A，由菱鎂礦制備 的氫氧化鎂填料稱為樣品B。根據(jù)英國(guó)安全標(biāo)準(zhǔn)(BSS) 2782第III部分320A-F測(cè)量拉伸性質(zhì)(包括伸長(zhǎng)率)。根據(jù)ASTM 3801對(duì)3mm厚(除非另外指出)、125mm長(zhǎng)和12. 5mm寬的試樣執(zhí)行保 險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)UL94可燃性測(cè)試協(xié)議。根據(jù)此測(cè)試協(xié)議，將試樣以垂直位置夾住。使下端 位于棉絨墊上方300mm處，并使用藍(lán)色火焰20mm高的本生燈將其點(diǎn)燃。施加火焰10秒鐘， 并記錄灼燒性質(zhì)，即，火焰達(dá)到夾具所花費(fèi)的時(shí)間(單位為秒)；聚合組合物是否在灼燒過 程中滴落；棉絨墊是否被任何滴落的聚合物點(diǎn)燃；目視評(píng)估任何燒焦物的性質(zhì)和強(qiáng)度；“V 型評(píng)級(jí)”(根據(jù)試驗(yàn)方法的阻燃評(píng)級(jí))。根據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)2782第I部分方法141B 1986，對(duì)3mm厚、50mm長(zhǎng)和6mm寬的試樣 進(jìn)行極限氧指數(shù)(LOI)試驗(yàn)。該試驗(yàn)使用氧指數(shù)機(jī)，所述氧指數(shù)機(jī)測(cè)量流動(dòng)的氧、氮混合物 中氧的最低濃度，所述混合物恰好支持灼燒聚合物的有焰燃燒。試樣以垂直位置夾在機(jī)器 的玻璃罩內(nèi)部，點(diǎn)燃，并由上向下灼燒。LOI以該氧濃度的方式來表達(dá)。實(shí)施例1將磨碎的礦石的樣品裝至由英國(guó)Skelmersdale的CGE制造的燃?xì)飧G中的耐火托 盤中。煅燒的正確溫度通過分析礦物的DSC/TGA分析確定。對(duì)于菱鎂礦和白云石樣品，適 當(dāng)?shù)氖窃诩s850°C進(jìn)行1小時(shí)的程序化周期。在30分鐘內(nèi)將400g各樣品的干煅燒給料添加至攪拌的不銹鋼容器中的4升50°C 水中，并通過電加熱將溫度保持為50°C。之后，篩選懸浮液以除去所有大于53 μ m的顆粒。 使經(jīng)篩選的懸浮液冷卻并靜置16小時(shí)(過夜)。然后傾析出澄清的上清液，并使用標(biāo)準(zhǔn)實(shí) 驗(yàn)室布氏過濾設(shè)備真空過濾殘留的(已變稠的)懸浮液。使用強(qiáng)迫通風(fēng)烘箱將所獲得的濾 餅在80°C干燥至恒重。使用配備有0. 12mm篩網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室Fritsch P14研磨機(jī)(pin mill) 進(jìn)行干燥后研磨。
將產(chǎn)物(g卩，由煅燒和熟化實(shí)驗(yàn)獲得的填料)加載到聚合物中。所選擇的聚合物 % Escorene Ultra EVAgrade FL00119，其為乙酸乙烯酯(19% )與乙烯的共聚物。所述聚 合物中的成分的相對(duì)量如下表1中所示。表 權(quán)利要求
1.一種制造氫氧化鎂的方法，所述方法包括 煅燒碳酸鎂的礦源以形成氧化鎂；和使所述氧化鎂在水中熟化；如果所述碳酸鎂的礦源還含有碳酸鈣的礦源，則在煅燒之后且于水中熟化之前將所述 煅燒進(jìn)行至形成少于約20重量％的氧化鈣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成少于約10重量％的氧化鈣。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，形成約5重量％或少于約5重量％的氧化鈣。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述碳酸鎂的礦源選自下述礦源中的 一種或多種白云石、菱鎂礦、水菱鎂礦和碳酸鈣鎂石。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述碳酸鎂的礦源選自菱鎂礦和/或 水菱鎂礦。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在低于900°C煅燒所述碳酸鎂的礦源。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在約800°C以上煅燒所述碳酸鎂的礦源。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在約850°C煅燒所述碳酸鎂的礦源。
9.如權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在煅燒前先對(duì)所述碳酸鎂的礦源進(jìn)行 選礦。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述選礦包含研磨、洗滌、還原性漂 白、氧化性漂白、磁化中的一種或多種。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述煅燒之后且在熟化之前對(duì)經(jīng)煅 燒的所述碳酸鎂的礦源進(jìn)行干磨。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述熟化之后將氫氧化鎂與水分離 并干燥所述氫氧化鎂。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在所述干燥之后對(duì)所述氫氧化鎂進(jìn)行研磨。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，使用偶聯(lián)劑涂布所述氫氧化鎂。
15.如權(quán)利要求12 14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述氫氧化鎂與一種或多種其 他阻燃和/或非阻燃組分合并。
16.如權(quán)利要求12 15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述氫氧化鎂與一種或多種其 他微粒狀無機(jī)材料合并以形成微粒狀填充材料。
17.如權(quán)利要求12 15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述氫氧化鎂與聚合物混合以 形成填充聚合物。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述微粒狀填充材料與聚合物混合以形成填 充聚合物。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其中，所述聚合物選自如聚乙烯和聚丙烯等任何 密度的聚烯烴、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、尼龍、聚氨酯、 乙烯-乙烯基乙酸酯(EVA)聚合物、聚氯乙烯、天然或合成橡膠及其任何混合物，交聯(lián)或非 交聯(lián)皆可。
20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述聚合物選自EVA或交聯(lián)聚乙烯。
21.如權(quán)利要求17 20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述填充聚合物成型為物品。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述物品選自電氣產(chǎn)品用鞘、涂層或外殼，或者 選自地板或工作臺(tái)面。
23.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氫氧化鎂的表面積為約lm2/g 10m2/g。
全文摘要
本發(fā)明描述了制造氫氧化鎂的方法。
文檔編號(hào)C01F5/14GK102149639SQ200980135224
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者安德魯·馬克·賴?yán)? 戴維·羅伯特·斯丘斯, 杰里米·約翰·霍佩爾, 理查德·鮑恩 申請(qǐng)人:伊梅里斯礦物有限公司