纳米氢氧化铝包覆超细红磷粉末研究

纳米氢氧化铝包覆超细红磷粉末研究 纳米氢氧化铝包覆超细红磷粉末研究 36 无机盐工业 INORGANICCHEMICALSINDUSTRY 第42卷第6期 2010年6月 纳米氢氧化铝包覆超细红磷粉末研究冰 吴大雄.从云波 山东青岛266042) (青岛科技大学 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科学与工程学院, 摘要:介绍了一种纳米氢氧化铝包覆超细红磷粉末的简易制备方法,其关键步骤是:高能球磨得到的红磷颗 浮选得到的红磷颗粒尺寸在100,200nm,呈类球形;浮选得粒必须经过水力浮选, 到的红磷颗粒再进行纳米氢氧 化铝包覆.包覆后的产物用扫描电镜(SEM),紫外一可见分光光度计(uV—Vis)以及差热分析仪(DSC—TG)进行 表征.结果表明,红磷的颜色成功地被纳米氢氧化铝所掩盖.产物在阻燃领域具有应用前景. 关键词:超细红磷;纳米氢氧化铝;包覆;阻燃剂 中图分类号:TQ126.317文献标识码:A文章编号:1006—4990(2010)06—0o36—03 UltrafineredphosphoruscoatedwithnanoMzedAI(oH)3 WuDaxiong,CongYunbo (SchoolofMaterialsScienceandEngineering,QingdaoUniversityofScience&Techn ology,Qingdao266042,China) Abstract:Asimplemethodforpreparationofultrafineredphosphoruspowdercoatedwithna no-sizedA1(OH)3wasin— troduced.Thekeystepswere:waterflotationprocessafterhighenergyball-millingwastheke ypointofthemethod;spheroi- daluhrafineredphosphoruspowderwithparticlesizeof100,200nmwasobtainedthroughtheflotationprocess;then. ultrafineredphosphorusparticlesgainedfromflotationwerecoatedbynano-sizedA1(OH)3 .SEM,UV—vis,andDSC—TG analysiswereappliedtocharacterizetheproducts.Resultsindicatedthatthescarletcolorofre dphosphoruswaswellmasked aftercoatedwithnano-sizedA1(OH)3,whichmightbeusedasapotentialflameretardantwith superiorperformances. Keywords:uhrafineredphosphorus;nano-sizedA1(OH)3;coating;flameretardant 在磷系阻燃剂中,磷元素的含量对于阻燃剂的 阻燃效果至关重要,磷元素含量越高阻燃效果越 好j.在这个意义上,红磷作为单质磷在自然界安 全,稳定的存在形式,对磷系阻燃剂的研究和应用具 有重要意义.然而,红磷特有的深红色使得它不能 直接用作浅颜色制品的阻燃剂.另外,用作阻燃剂 的红磷粉末其粒度必须足够小,否则将会影响到塑 料基体的机械性能.而当红磷颗粒尺寸很小时,稳 定性差,存放时容易氧化.因此,红磷通常需要经过 特定工艺处理后方可用作阻燃剂.高能球磨法 是用来降低红磷颗粒尺寸的常规处理方法.但是高 能球磨得到的红磷颗粒尺寸分布很广,直接用作阻 燃剂会影响塑料基体的机械性能,而且尺寸不均匀 也不利于后续的表面包覆处理.因此,笔者在对红 磷进行高能球磨后,接着进行水力浮选,选取尺寸较 基金项目:青岛科技大学科研启动基金项目(0022233). 小而且粒度均匀的颗粒进入后续的包覆处理.在红 磷颗粒表面包覆纳米氢氧化铝可以遮盖红磷的颜 色,使其变成浅颜色.同时,包覆纳米氢氧化铝可以 使红磷的稳定性提高.纳米氢氧化铝本身就是良好 的无机阻燃剂,在塑料和橡胶中都有应用I4.笔 者采用常温水溶液沉淀法在经过浮选的超细红磷颗 粒表面直接生成纳米氢氧化铝颗粒,并对包覆产物 进行表征. 1实验 将10g红磷(分析纯)放人球磨罐内,以水为介 质,用行星球磨机球磨6h,转速为300r/min.球磨 后的样品用500mL蒸馏水分散,激烈搅拌10min, 然后静置5min,使大颗粒沉降.将底层沉降物分离 出来,返回球磨机重新球磨.悬浮液用离心机离心 分离,得到超细红磷粉末.将超细红磷粉末分散到 200mL质量分数为5%的硝酸铝溶液中,加入聚乙 2010年6月吴大雄等:纳米氢氧化铝包覆超细红磷粉末研究37 烯吡咯烷酮(PVP)作为悬浮稳定剂,超声分散 10min.然后在磁力搅拌条件下缓慢滴加1:1的氨 ,9.接着缓慢滴 水溶液,调节悬浮液体系pH为8 加100mL质量分数为5%的硝酸铝溶液,一边滴加 一 边缓慢搅拌,直到形成具有较高黏度的稳定的胶 状体系.胶状体系经过稀释,过滤,洗涤,干燥得到 纳米氢氧化铝包覆的超细红磷粉末. 样品的粒径分布用ZETASIZER3000HSA型激 光粒度仪表征.样品的微观形貌用JSM一7400F型 场发射扫描电子显微镜(SEM)表征.样品光吸收 特性用Cary500型紫外一可见分光光度计(uV— Vis)表征.样品热性能用NETZSCHSTA499C型差 热分析仪(DSC—TG)表征,升温速率为20K/min, 温度范围为25,500oC,空气条件. 2结果与讨论 高能球磨得到的样品常常具有比较宽的粒径分 布.图1为红磷经过高能球磨在浮选前后的粒径分 布图(a为浮选前;b为浮选后).由图1a看出,浮 选前样品的粒径分布至少存在3个不同的峰值,分 别是100,300,1000nm.由于粒径尺寸不同对包覆 条件会有不同的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ,可以预测,如果直接进行纳米 氢氧化铝包覆,效果肯定不好,而且粒径过大的红磷 颗粒会在基体材料中形成缺陷,影响最终产品的相 关性能.由图1b看出,球磨后的红磷粉末经水力浮 选后,只剩下100nm处的粒径分布峰值,说明尺寸 较大的颗粒已经被分离出去,剩下的粒径尺寸小,而 且粒度均匀. 60 : … / b , 图2是浮选后红磷颗粒包覆氢氧化铝前后 SEM照片(a为包覆前;b为包覆后).由图2a看 出,红磷颗粒的粒径在100—200nm,与粒度分析仪 的测试结果基本吻合;颗粒呈类球形,表面比较光 滑.由图2b看出,包覆后红磷颗粒的尺寸有所增 加,表面粗糙,均匀分布着一层粒径在20,30nm的 氢氧化铝颗粒,表明超细红磷颗粒表面成功地包覆 了一层纳米氢氧化铝颗粒,而且包覆得相当均匀. _l图2包覆前(a)和包覆后(b)红磷颗粒SEM照片 超细红磷表面包覆纳米氢氧化铝的效果也可以 从样品的光吸收特性进行分析.未包覆的超细红磷 样品呈现红磷所特有的深红色,而包覆后的超细红 磷粉末则呈现淡淡的黄色.图3是包覆前后超细红 磷样品的紫外一可见光吸收特性曲线(a为包覆前; b为包覆后).由图3看出,包覆前样品在可见光范 围均有较强吸收,吸收峰值位于590nm附近,与红 磷样品的深红色相吻合;包覆后样品在可见光波长 范围的吸光度显着降低,尤其在500nm以上的波长 范围吸光度很小.测试结果反映出包覆后超细红磷 粉末是浅颜色.这一性能的改变对于超细红磷用作 塑料阻燃剂具有重要意义,表明包覆后的红磷样品 可以应用在浅颜色的塑料制品中. 对于阻燃剂而言,样品的热性能是极为重要的. 图4是包覆后超细红磷样品的DSC—TG曲线.由 图4可以看出,在DSC曲线上,在100oC前有一个 吸热峰,峰值在86.1oC,相应地在TG曲线上有明 说明在该温度范围内主要出现吸附 显的质量损失, 水的蒸发.由于超细红磷表面包覆了一层纳米氢氧 化铝,使得样品的亲水性增强,同时由于纳米氢氧化 铝粒径小,比表面积大,导致吸水性增强,说明该产 品在存放过程中必须注意干燥和防潮.在200— 300oC,在TG曲线上出现大幅度质量损失,相应地 在DSC曲线上有一个明显的放热峰.在这个温度 范围内包含了两个主要的化学反应过程,即红磷的 燃烧和纳米氢氧化铝的脱水: 4P+502—2PzO5(1) Al(OH)一A1OOH+H,Ot(2) 4 窨 2 曼0 \ 一 2 蕞一d 50l50250350450 温度/? 1oo 80 6O制 4O蛔 20瞧 图3包覆前(a)和包覆后(b)图4包覆后红磷 红磷样品光吸收曲线样品DSC—TG曲线 38无机盐工业第42卷第6期 红磷燃烧是放热反应,而氢氧化铝脱水是吸热 反应.两个反应在同一温度范围内发生,综合的热 效应是在200—300?出现一个放热峰.这一温度 范围正是大多数情况下阻燃剂发生阻燃作用的温度 范围.超细红磷和纳米氢氧化铝在这一温度范围具 有协同作用.我们知道,红磷燃烧放出五氧化二磷, 消耗大量氧气,起到阻燃作用.但同时也放出反应 热,对基体材料有负面作用.当超细红磷与纳米氢 氧化铝协同作用时,红磷燃烧所放出的热量有相当 大的部分被纳米氢氧化铝吸收,促进其脱水反应. 而脱水反应产生的水气又进一步对空气中的氧气进 行稀释.随后在350,450oC出现一个平缓,宽化的 吸热峰,对应于氢氧化铝的进一步脱水反应: 2AIOOH=:=A1203+H20T(3) 该反应生成的氧化铝使整个样品的TG曲线最 后出现10%左右的质量残余.由于氧化铝在高温 下是稳定的,可以起到阻隔火焰向基体内部蔓延的 作用. 3结论 高能球磨后的红磷样品经过水力浮选可以得到 尺寸在100,200nm,粒径分布比较窄的超细红磷 粉末.采用溶胶一凝胶法可以在超细红磷表面包覆 一 层均匀的纳米氢氧化铝颗粒.包覆后的超细红磷 样品呈现浅黄色,可以用作浅色制品的阻燃剂.包 覆后的样品在受热时会发生红磷燃烧和氢氧化铝脱 水的协同作用,其阻燃效果比单一的红磷要好. 参考文献: [1]LiuYL.Flame—retardantepoxyresinsfromnovelphosphorus一 containingnovolac[J].Polymer,2001,42:3445—3454. [2]WuQ,LuJ,QuB.Mieroeneapsulatedredphosphorusasflamere— tardant[J].PolymerInternational,2003,52:1326—1331. [3]LiuY,WangQ.Melaminecyanurate—microencapsulatedredphos— phorusflameretardantunreinforcedandglassfiberreinforcedpoly- amide66[J].PolymerDegradation&Stability,2006,91:3103— 3109. [4]LaXD,ZhongMJ,ShuWG,eta1.Aluminaencapsulated SrA12O4:Eu",Dyphosphors[J].PowderTechnology,2007, 177:83—86. 收稿日期:2010—01—12 作者简介:吴大雄(1971一),男,博士,副教授,已发表论文20余 篇,从事纳米材料的制备及应用研究. 联系方式:dxwu@qust.edu.cn 太阳能多晶硅尾气回收液相二氧化硅提纯方法 本发明涉及一种太阳能多晶硅生产过程中尾气回收液 相二氧化硅提纯方法.该方法步骤如下:1)将回收液相二氧 化硅首先进行加热减量的排除;2)再进行灼烧减量的排除; 3)酸碱处理;4)球磨处理.球磨完毕后制得二氧化硅的质 量指标:二氧化硅质量分数为99.5%,99.99%,平均粒径 为1,100am,比表面积为100—200m/g,pH为3—6.该 方法的优点是充分利用液相二氧化硅生产高纯度的二氧化 硅.制备的二氧化硅可应用于高分子复合材料,橡胶,塑料, 涂料,油漆,密封胶,电子封装,陶瓷等诸多行业.本发明方 法可广泛应用于多晶硅生产企业.CN,101708852 多晶硅副产物四氯化硅的回收利用方法 本发明涉及多晶硅副产物四氯化硅的回收利用方法,属 于多晶硅生产技术领域.本发明所要解决的技术问题是提 高四氯化硅的经济利用价值,同时解决四氯化硅的环境污染 和危害问题.本发明的技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 包括以下步骤:1)化学反 应:四氯化硅与低级脂肪醇进行化学反应得到含四烷氧基硅 烷和氯化氢的反应料;2)赶酸:加热除去反应时生成的氯化 氢;3)中和:赶酸后的料液中加入碱性物质中和至中性; 4)精馏:中和后的反应料液进行精馏,收集精馏时塔顶温度 等于四烷氧基硅烷沸点的馏分.本发明方法为四氯化硅的 回收处理提供一种新的途径,将多晶硅副产物四氯化硅转化 为四烷氧基硅烷回收利用,既环保又提高了四氯化硅的经济 利用价值.CN,101708851 一 种碳化钛纳米线的制备方法 本发明公开了一种碳化钛纳米线的制备方法,包括以下 步骤:将金属镍,钛放人石墨坩埚中,在惰性气体保护的真空 感应炉中熔化为合金液;合金液在坩埚中或在铸型中冷却凝 固成Ni—Ti—C合金;将上述制备的Ni—Ti—C合金进行电 化学萃取处理,去除合金中的—Ti相;将电解后的电解质 进行过滤,把过滤得到的样品依次用蒸馏水,酒精清洗,即制 得碳化钛纳米线.该方法采用传统的铸造法和电化学萃取 处理相结合,工艺简单,成本低;本方法可根据镍钛碳合金成 分和冷却速度等参数,对碳化钛纳米线的尺寸和结晶取向进 行调控.CN,101708846 一 种TiO,纳米带的制备方法 一 种TiO纳米带的制备方法.其特征是以钛粉为原 料,与氢氧化钠或者氢氧化钾和乙醇的混合溶液混合,在 120—200?下进行水热反应;反应结束后用硝酸或者盐酸 和高纯水洗涤至pH达7左右;然后在烘箱中烘干. CN,101481136