Page 102 - 《精细化工》2022年第10期
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·2036·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

                 which in turn enhanced the (001) crystal plane growth.
                 Key words: Mg(OH) 2; MgCl 2; crystallographic surface modulator; (001) crystalline surface; mechanism
                 analysis; functional materials


                 氢氧化镁（MH）粉末的结构和形貌对其在聚合                         中羟基与不同极性晶面具有不同作用，对（001）晶
                                       [1]
            物中的阻燃性能具有重要影响 。根据 MH 六方晶                           面产生了不同的促进或抑制生长作用，实现了对
            系的特性分析，MH 的（001）晶面是非极性面，而                          （001）晶面选择性生长的控制。该研究也仅是针对
                                                                                     –
                                [2]
            （101）晶面是极性面 ，具有较低极性的（001）                          MH 的结晶过程利用 OH 进行调控，而非溶解过程。
                                                                                2+
            晶面选择性生长可以降低颗粒极性，进而有利于提                             对于 MH，由于 Mg 极易与水分子配位形成表面结
            高其与有机聚合物的相容性；此外，MH 晶面取向                            合水，在颗粒表面会形成水合双电层，从而阻碍颗
                                            [3]
                                                                                                –
            生长还会影响聚合物的结晶特性 。因此，MH                              粒之间的相互碰撞        [22] ，进而影响 OH 和有机晶面调
            的（001）晶面生长情况对于其应用性能至关重要，                           控剂与不同晶面的相互作用，因此，NaOH、乙醇等
            研究人员着重研究（001）晶面的选择性生长                    [4-6] 。   传统晶面调控剂通过调节结晶过程对其晶面选择性
            MH 晶面的取向生长通常从（001）分别与（101）、                        进行控制，存在用量大且效果差等缺点。MgCl 2 是
            （110）晶面的 XRD 衍射峰强度比，即 I 001 /I 101 和               一种强酸弱碱盐，在水溶液中发生水解反应可以为
                                                                         +
                           [7]
            I 001 /I 110 进行研究 。                                体系提供 H ，加速 MH 溶解，从而破坏 MH 颗粒表
                 晶面调控剂由于使用简单、效果显著，能通过                          面的水合双电层稳定状态，一方面可促进 MH 溶解
                                                                                                    –
                                                                            2+
                                                                                   –
            改变 MH 晶体的生长习性影响其形貌，进而降低产                           为体系提供 Mg 和 OH ，另一方面利用 Cl 诱导 MH
                                                                                                 –
            品极性，提高与有机聚合物材料的相容性和分散性。                            向低极性重结晶生长，而不是通过 OH 影响晶面生
            因此，采用晶面调控剂调控 MH 晶面选择性生长                            长速率，预期可通过同时调控 MH 的溶解和结晶过
            成为研究热点之一。常用晶面调控剂主要包括无机                             程实现晶面选择性生长。
            晶面调控剂和有机晶面调控剂，无机晶面调控剂包                                 本文拟以 MgCl 2 为晶面调节剂，研究不同 MgCl 2
                    [8]
                           [9]
            括 NaOH 、KOH 等，有机晶面调控剂包括乙醇                 [10-11] 、  浓度、反应温度、反应时间对 MH 晶面选择性生长
                                                    [5]
            十二烷基硫酸钠         [12] 、草酸钠  [13] 、聚乙二醇 等。           的影响。从调控 MH 溶解过程出发，探讨了在 MgCl 2
            晶面调控剂的作用方式主要有 3 种               [14-16] ：（1）当晶     存在下 MH 的晶体生长机理，实现了低极性（001）
            面调控剂点阵结构中的质点和晶体的质点在结构上                             晶面的选择性生长。并将本工艺用于青海西部镁业
            相似时，晶面调控剂点阵结构中的质点就会均匀地                             新材料有限公司中试，对于替代具有强腐蚀性的
            进入晶体内部，使晶体构造发生改变，且相似性越                             NaOH 晶面调节剂、降低生产成本、提高 MH 的（001）
            大越容易进入晶体；（2）由于晶体的各向异性，晶                            晶面选择性等具有重要的理论和实际应用意义。
            面调控剂在晶体的不同晶面上发生选择性吸附，这                             1   实验部分
            种吸附常使某种晶面的生长受到限制，从而导致晶
            面取向生长；（3）晶面调控剂与反应体系产生的                             1.1   试剂与仪器
            络合阴离子，使得晶体表面晶格上的配位自由焓不                                 MgCl 2 •6H 2 O、无水乙醇，AR，西陇科学股份
            同，从而影响晶面的表面能，对其晶面生长过程产                             有限公司；MH，工业品，青海西部镁业新材料有限
            生影响。                                               公司；纯水，自制。
                 水热法   [17-19] 是通过 MH 溶解再结晶从而控制 MH                 DX-2700BH 型 X 射线衍射仪（XRD），丹东浩
            晶面生长的常用方法。根据文献报道，NaOH 等无                           元仪器有限公司；LS-POP（6）型激光粒度分析仪，
            机碱性晶面调节剂可以为 MH 再结晶提供充足的                            珠海欧美克仪器有限公司；SU8010 型扫描电子显微
                                           –
            OH –[20] ，利用不同极性晶面与 OH 的作用差异，使                     镜（FE-SEM），日本 Hitachi 公司；Cary 630 型红外
                              [7]
            MH 结构重新排列 ，从而控制 MH 晶面取向和粒                          光谱仪（FTIR），美国 Agilent 公司；JEM-F200 型透
                   [8]
            径大小 。因此，碱性晶面调节剂重点作用于结晶                             射电子显微镜（TEM），日本 JEOL 公司。
            过程，而非溶解过程。张婧             [21] 采用氨水为沉淀剂与            1.2   方法
            MgCl 2 反应制备了 MH，并通过控制晶体生长温度、                           称取 MH 40 g（0.69 mol）和一定量 MgCl 2 •6H 2 O
            生长时间和氨水用量实现了对 MH 的（001）晶面选                         转入高温高压反应釜中，加入纯水 160 mL，设置晶
            择性生长控制；此外，通过加入乙醇、乙二醇、聚                             面调控剂浓度（即 MgCl 2 浓度）、反应温度、反应时
            乙二醇等有机溶剂作为晶面调节剂，发现由于分子                             间，在 500 r/min 下进行水热处理，反应结束后，用
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