[發明專利]一種白云石質凹凸棒石復合增強阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310404670.5
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103483878A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 余麗秀;劉巖;宋廣毅;張然;張薇
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C1/02;C09C3/04;C09C3/12;C08K9/10;C08K9/06;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/26
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭乃鳳

技術領域

本發明屬于非金屬礦粉體制備領域，特別涉及一種對塑料、橡膠基體具有熱力學性能增強和阻燃雙重功能的白云石質凹凸棒石復合粉體及其制備方法。技術合理利用了白云石質凹凸棒石含片狀白云石及含多孔纖維狀凹凸棒石礦物的特性，采用破碎、粉碎/包覆、復合等處理過程，整套工藝具有原料成分利用合理、工藝流程短、產品性能用途廣的特點。

背景技術

白云石、凹凸棒石（也稱坡縷石）理論化學式分別為CaMg(CO₃)₂、Mg₅Si₈O₂₀（OH）₂（OH₂）₄4H₂O，而白云石質凹凸棒石是以含白云石、凹凸棒石為主并可能還伴生有少量方解石、石英、長石、蒙脫石等一種或幾種的天然混合礦，其含的白云石量一般為30%-80%、凹凸棒石20%-40%，伴生的方解石、石英、長石、蒙脫石一種或幾種合計含量約≤30%。白云石質凹凸棒石在中國甘肅、河南、江蘇、湖北等有廣泛的區域分布，由于其白云石含量高、凹凸棒石含量低，目前主要做低檔的涂料填料和肥料基料等應用，其高附加值深加工利用技術要求迫切。

塑料、橡膠是粉體改性加工應用的重要領域，尤其增強、阻燃功能粉體填料對塑料、橡膠性能改善具有重要意義。白云石質凹凸棒石成分組成的重要特點是其同時含有大量的具有阻隔功能的片狀白云石和含具多孔、富結晶水的纖維狀凹凸棒石礦物。粉碎加工后的白云石質凹凸棒石粉體若用于塑料、橡膠做功能填料使用，首先片狀白云石具有阻隔氧氣的作用；其次燃燒溫度達到礦物分解溫度時可放出大量水蒸氣和一定CO₂，二者具有阻斷氧氣的阻燃作用；其三白云石凹凸棒石改性處理后能即增強被處理基體材料的力學和耐熱性能，又因所含礦物豐富的內孔和巨大的比表面積能吸附有毒氣體，并中空隔熱、絕熱能阻斷熱的傳播，降低燃燒速度，因而具有阻燃、抑煙、降低有毒氣體的功能。

中國發明專利ZL200510041655.4一種復合坡縷石阻燃劑制法主要是利用純坡縷石的阻燃功能，是采用先將氫氧化鎂、三聚氰胺按1:0.1~1：10預混得到復配劑，再將坡縷石粉同復配劑按質量比1:1~1：10復配以改善純坡縷石的阻燃性能，坡縷石、氫氧化鎂、三聚氰胺質量比為1：1：0.1~1：10：10；其阻燃利用礦物是坡縷石和配備的氫氧化鎂和三聚氰胺，且坡縷石、氫氧化鎂質量比定為1:1~1：10，還用到同樣價格較貴的三聚氰胺。而公開報道的白云石及白云石凹凸棒土改性粉在橡膠中應用主要做填料作用，沒有用作阻燃材料。根據白云石質凹凸棒石的組成特性，預發揮白云石、凹凸棒石兩種礦物的潛在增強、阻隔、阻燃功能，必須首先解決無機礦物粉體同有機塑料、橡膠基體的結合問題；其次，進一步強化白云石、凹凸棒石的片狀阻隔和阻燃作用。文獻報道白云石質凹凸棒石粉體同有機橡膠、塑料基體結合工藝是采用先制粉、再包覆的兩步法工藝（如：金葉玲等，南京理工大學學報，改性白云石凹凸棒土在橡膠中填充的可行性探討，2005年6期）。

采用將硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、硬脂酸同白云石質凹凸棒石顆粒料直接混合再制粉和包覆同時處理，利用有機助劑同無機礦物間的鍵合作用和粉碎過程的機械能，進一步減弱粉碎過程微細顆粒料的“自團聚”作用以降低制粉能耗和提高有機助劑對白云石、凹凸棒石的接枝改性率，能達到對白云石質凹凸棒石粉體強化分散和包覆礦物微粉的雙重作用；且利用白云石的片狀阻隔氧氣和高溫時凹凸棒石放出結晶水蒸氣及白云石高溫分解時放出一定CO₂均具有阻斷氧氣的阻燃作用，改性、復合加工后的粉體做塑料、橡膠基體增強及燃燒時的阻隔及阻燃劑。

針對白云石質凹凸棒石原礦組成特點和性能特性，采用粉碎與包覆同步處理以降低制粉和改性能耗，并利用白云石、凹凸棒石改性后對塑料、橡膠基體力學和耐熱性能的增強及阻燃作用，協同改善了改性粉體對塑料、橡膠基體力學和耐熱性能的增強及對基體材料的阻隔及阻燃的作用；并進一步復合配以少量的高阻燃改性氫氧化鎂粉體，以進一步強化復合改性粉體的穩定增強和阻燃性能，整套工藝具有原料及工藝選擇合理、加工過程能耗低、產品性能發揮充分的特點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對白云石質凹凸棒石，制備具有熱力學性能增強和阻燃雙重功能的復合粉及其制備方法。

為實現上述目的，本發明的增強阻燃劑制備包括以下步驟：

①破碎：將天然產出的礦石用破碎機制成＜6mm的顆粒料；