[發明專利]一種撞擊流-旋轉盤耦合反應裝置及其用于合成超細氫氧化鎂阻燃劑的方法

有效

• 申請號: 201310338819.4
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103395807A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉有智;申紅艷;張巧玲;栗秀萍;焦緯洲
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C01F5/22
• 分類號: C01F5/22
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

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技術領域

本發明涉及一種撞擊流-旋轉盤耦合反應裝置及其用于合成超細氫氧化鎂阻燃劑的方法，屬于無機化工技術領域。

背景技術

隨著高分子材料工業的迅速發展，塑料、合成橡膠、合成纖維等高分子材料越來越廣泛應用于建材、家電、電子設備、化工、交通等領域。但高分子材料的易燃性問題日益引起人們的重視。據統計，火災中的死亡事故有30%以上是材料產生的濃煙和有毒氣體造成的。因而，對于易燃制品，除了研究所添加阻燃劑的阻燃效果外，低毒、低煙也是阻燃劑必不可少的指標，這也是近幾年來阻燃劑研究領域內最活躍的課題之一。氫氧化鎂作為一種無機阻燃劑，除具有高效的阻燃性能外，還具有抑煙、中和燃燒過程中生成的酸性氣體等特點，而且材料無毒、無腐蝕性，是一種環境友好型綠色無機阻燃劑，目前已成為國內外開發與研究的熱點。在西方發達國家，氫氧化鎂阻燃劑已占整個阻燃劑市場的30%以上，并以明顯的趨勢增長。我國雖然鎂資源豐富，但生產規模小、品種少、產品質量差、技術水平低，產量和質量遠遠不能滿足市場的需求，整體行業水平亟待提高。

氫氧化鎂作為阻燃劑，其在高分子材料中的添加量對材料的機械性能會有一定的影響。研究表明：使氫氧化鎂超細化是解決這一問題的最好方法之一。目前，工業化生產氫氧化鎂主要有兩種方式：一種方式是通過天然礦物水鎂石經磨細到所需粒度制得；另一種方法是利用化學合成法，即通過利用含有氯化鎂的鹵水、鹵礦等原料與苛性堿類在水介質中反應，生成的氫氧化鎂經過濾、洗滌干燥得到。前一種方法由于天然礦物的組成成分不能控制，產品含雜質量大，使用性能差；調查研究表明，國內外工業生產氫氧化鎂大多采用化學合成法。但是采用化學合成法制備超細氫氧化鎂存在以下問題：(1)?合成的氫氧化鎂的粒徑分布不均勻；(2)?氫氧化鎂顆粒間有很強的凝聚性，易團聚以10-100?μm的二次粒子分散；(3)?氫氧化鎂濾漿的過濾性能差，不易分離。

因此，采用化學合成法制備超細氫氧化鎂的關鍵是為快速反應的氫氧化鎂沉淀反應提供一個均勻穩定的反應環境。國內外圍繞此問題已進行了許多研究，但所用的裝置設備龐大、生產能耗大、費用高、混合效率低，難以為沉淀反應提供一個理想的反應環境。因此，采用化學合成法制備高質量的超細氫氧化鎂，就必須尋求一種新的具有強化混合、低成本的反應器。

發明內容

本發明旨在提供一種結構簡便、強化反應物的混合效率、使產品分散性好、粒徑分布均勻，而且運行穩定、能耗低、易維護的氫氧化鎂合成裝置及工藝，以改善超細氫氧化鎂阻燃劑在高分子材料中的填充和分散性能，在提高阻燃性能的同時盡量不影響材料的機械、物理性能。

本發明采用如下的技術方案實現：

一種撞擊流-旋轉盤耦合反應裝置，其特征在于：包括撞擊流-旋轉盤耦合反應器，撞擊流-旋轉盤耦合反應器包括殼體，殼體內部中央設有圓盤，圓盤隨其下方連接的轉軸旋轉，殼體頂部安裝A進液管和B進液管，A進液管和B進液管的下端連接液體再分布器，A進液管和B進液管管道下方分別設有噴嘴，且兩噴嘴相向對稱設置，液體再分布器安裝于圓盤的中心位置上方，反應器底部的轉軸通過電機、變頻器控制；反應器兩側分別設有A儲液槽和B儲液槽，A儲液槽和B儲液槽分別通過泵、流量計連接反應器的A進液管和B進液管。

進一步地，所述A進液管和B進液管的下端內側的噴嘴為圓形孔，其直徑為1～3mm。

更進一步地，所述的液體再分布器上部設置為圓筒形，下部設置錐形出液口，其焊接在A進液管和B進液管上；所述液體再分布器的出料端與圓盤相距2mm~20mm。

更進一步地，所述反應器殼體底部為雙錐形出液口，殼體安裝于水平臺上，出液口與電機置于水平臺下方。設計雙錐形出液口避免了所合成的氫氧化鎂沉淀物在設備死角的沉積，減少了產物氫氧化鎂的損失。

更進一步地，所述A儲液槽和B儲液槽設置為密閉槽，避免原料液與空氣接觸發生化學反應，在儲液槽和進液管外壁均設有加熱保溫裝置。所述的加熱保溫裝置是加熱帶。

本發明還提供了所述的撞擊流-旋轉盤耦合反應裝置在合成超細氫氧化鎂阻燃劑中的應用，利用上述裝置合成超細氫氧化鎂阻燃劑的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）開啟攪拌裝置，在A儲液槽中配制氯化鎂溶液，在B儲液槽中配制氫氧化鈉溶液；

（2）開啟加熱保溫裝置將其加熱，其溫度控制在50～80℃；

（3）同時開啟耐腐蝕泵以體積流量為30~80L/h的速度進入A進液管和B進液管，并在進液管的噴嘴處以5～12m/s的初速相向撞擊，形成扇形液面；