堿式硫酸鎂晶須的制備及改性研究進(jìn)展

郭 濤，楊紅健，何禎輝，蔡曉森

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津300130）

綜述與專論

堿式硫酸鎂晶須的制備及改性研究進(jìn)展

郭 濤，楊紅健，何禎輝，蔡曉森

（河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津300130）

堿式硫酸鎂晶須具有彈性模量高、耐火阻燃、質(zhì)輕價(jià)廉、安全低耗、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，符合當(dāng)今社會(huì)節(jié)能環(huán)保、資源高效利用的發(fā)展要求，有著廣闊的應(yīng)用前景。概述了堿式硫酸鎂晶須的特點(diǎn)、主要應(yīng)用領(lǐng)域，以及物相組成、晶體生長機(jī)理，重點(diǎn)介紹了堿式硫酸鎂晶須在制備及改性等方面的研究進(jìn)展。改進(jìn)晶須的合成工藝、完善晶須晶型結(jié)構(gòu)的研究將成為堿式硫酸鎂晶須應(yīng)用技術(shù)突破的重點(diǎn)，以便于提升產(chǎn)品的質(zhì)量、拓寬產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

硫酸鎂；氧化鎂；晶須；改性

堿式硫酸鎂晶須亦稱硫氧鎂晶須，是一種應(yīng)用廣泛的無機(jī)鎂鹽晶須。產(chǎn)品外觀為白色粉末，不溶于水，掃描電鏡下為單個(gè)針狀或扇形晶須，長度為10～100 μm，長徑比為50～100。硫氧鎂晶須被普遍應(yīng)用于橡膠、水泥、塑料、樹脂等材料中，具有密度低、彈性模量高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，可以提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度及沖擊韌性［1］。由于硫氧鎂晶須失水點(diǎn)高于300℃，因此經(jīng)常作為一種性能優(yōu)良的阻燃劑來提高橡膠、塑料等材料的耐火性。但是，由于此種晶須具有較大的比表面積及較高的長徑比，因此在制備中易發(fā)生團(tuán)聚，從而影響其應(yīng)用。同時(shí)，由于無機(jī)粉體與聚合物基體表面親和力較差，導(dǎo)致由硫氧鎂晶須與有機(jī)材料復(fù)合而成的復(fù)合基材料的剪切強(qiáng)度較低［2］。因此，對(duì)堿式硫酸鎂晶須的制備工藝及性能進(jìn)行改進(jìn)具有極其重大的意義。近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)該種晶須的制備原料、合成工藝及晶體改性等方面進(jìn)行了大量的理論及實(shí)驗(yàn)研究，并取得了巨大進(jìn)展。

1 堿式硫酸鎂晶須物相組成

堿式硫酸鎂晶須的物相組成可用通式xMgSO4· yMg（OH）2·zH2O表示，也可直接表示為xyz型［3］。這種晶須有多種物相形式，目前人工制備出的有138、165、153、435、115、152、212、213型等，其中研究最多的為153、152型。國外對(duì)堿式硫酸鎂晶須制備方面的研究較早，其中最早出現(xiàn)在文獻(xiàn)中的制備方法為Otaka［4］利用MgO和MgSO4溶液為原料，在130～180℃、0.3～1.0 MPa水熱條件下制得了物相組成為2MgSO4·Mg（OH）2·3H2O的堿式硫酸鎂晶須。

中國首次制得純凈153型堿式硫酸鎂晶須的是魏鐘晴等［5］，他們?cè)?998年同樣以MgO和MgSO4溶液為原料，在130～170℃、0.3～0.8 MPa的水熱條件下制得153型堿式硫酸鎂晶須，反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到90%以上，彌補(bǔ)了中國在優(yōu)質(zhì)硫氧鎂晶須制備方面的空缺。中國對(duì)152型晶須的研制略晚于153型。Yan［6］在SO42-與Mg2+物質(zhì)的量比為0.4～0.6、150℃的水熱條件下制得MgSO4·5Mg（OH）2·2H2O晶須，并研究了152型堿式硫酸鎂晶須合成的決定因素。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度及原料配比是決定晶須質(zhì)量的最關(guān)鍵因素。中國對(duì)152型及153型之外的堿式硫酸鎂晶須的研究也取得了一定成果。Yue［7］利用硫酸鎂和氫氧化鎂為原料，在160℃的水熱條件下反應(yīng)21d，得到2MgSO4·Mg（OH）2·2H2O晶須。其物相分析結(jié)果為今后堿式硫酸鎂晶須的研究工作提供了充分的理論依據(jù)。但是，這種方法反應(yīng)時(shí)間過長，因而在工業(yè)應(yīng)用中有一定難度。

2 堿式硫酸鎂晶須生長機(jī)理

經(jīng)水熱法合成的堿式硫酸鎂晶須的微觀形貌一般呈扇形或單針纖維狀，其中單針纖維狀晶須在補(bǔ)強(qiáng)增韌方面的性能明顯優(yōu)于扇形晶須。因此，如何有效控制晶須的生長過程，使之朝著性能更加優(yōu)越的針狀晶體生長就成為硫氧鎂晶須制備研究工作中的一個(gè)重點(diǎn)。一般晶須生長可以分為3個(gè)階段［8］: 1）溶液過飽和階段；2）晶核形成階段；3）晶核生長階段。其中最為關(guān)鍵的為晶核生長階段，在此階段晶體的生長模式與制備條件密切相關(guān)，并且直接決定了晶須所呈現(xiàn)的微觀形貌。所謂晶核的生長階段就是將晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生長條件、缺陷與形態(tài)之間建立一定關(guān)系的階段，其宏觀表現(xiàn)為晶體向環(huán)境中不斷推移擴(kuò)散的過程［9］。

Ding［10］詳細(xì)研究了152型晶須的晶體結(jié)構(gòu)，并對(duì)該種晶須的生長機(jī)理做了解釋。研究發(fā)現(xiàn)，152型硫氧鎂晶須是由Mg（OH）64-八面體、SO42-及H2O組成，6個(gè)氧原子占據(jù)八面體的同等位置，Mg—O鍵將該八面體緊密連接在一起，而SO42-和H2O則鑲嵌在體系的孔隙中。因此推測(cè)可以運(yùn)用螺旋位錯(cuò)生長理論來解釋硫氧鎂晶須晶核的生長過程:生長基元Mg—O6從周圍環(huán)境中不斷通過界面進(jìn)入晶格位點(diǎn)，并以晶體內(nèi)部缺陷——螺旋位錯(cuò)在界面上的露頭點(diǎn)為臺(tái)階源，呈螺旋式環(huán)繞堆積，宏觀表現(xiàn)為晶須不斷生長，最終形成結(jié)晶完美的單針纖維狀硫氧鎂晶須。以上述研究結(jié)果為理論基礎(chǔ)，結(jié)合一般晶須的生長過程，推測(cè)出現(xiàn)不同晶須形狀的原因。在硫氧鎂晶須的結(jié)晶過程中，制備條件的差異直接導(dǎo)致了晶核生長環(huán)境的不同，進(jìn)而改變了晶體生長時(shí)熱量和質(zhì)量的運(yùn)輸速率。這種改變影響了生長基元Mg—O6從周圍環(huán)境中涌入晶格位點(diǎn)的速率，可能會(huì)導(dǎo)致同一螺旋位錯(cuò)露頭點(diǎn)上多個(gè)Mg—O6的堆積，從而造成晶體同時(shí)向多個(gè)方向的螺旋生長，形成結(jié)晶不完美的扇形晶須。由此可見，適宜的制備條件在優(yōu)質(zhì)堿式硫酸鎂晶須的制備中是至關(guān)重要的。

3 堿式硫酸鎂晶須制備研究進(jìn)展

近年來，眾多科研工作者對(duì)堿式硫酸鎂晶須的制備進(jìn)行了多方面研究，并取得了豐碩成果。堿式硫酸鎂晶須大多以氫氧化鎂、氧化鎂、工業(yè)氨水、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)以及硫酸鎂、硫酸鈉等硫酸鹽為原料，經(jīng)水熱合成反應(yīng)制備而成。因采用不同原料及不同工藝路線所得晶須的品質(zhì)及反應(yīng)能耗有所不同，所以選擇最優(yōu)合成路線對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本有著重大意義。選擇晶須合成路線時(shí)一般從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，即原料選擇和工藝選擇。

1）原料選擇。堿式硫酸鎂晶須制備原料的選擇有多種組合方案，目前應(yīng)用較廣泛的有:以氫氧化鈉和硫酸鎂溶液為原料；以氧化鎂和硫酸鎂溶液為原料；以氫氧化鎂和硫酸鎂溶液為原料。

i）以氫氧化鈉和硫酸鎂溶液為原料。高世揚(yáng)等［11］以氫氧化鈉和硫酸鎂溶液為原料，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌系谷敫邏悍磻?yīng)釜中，在130～200℃、0.5～2.0 MPa條件下反應(yīng)2～10 h，制得153型堿式硫酸鎂晶須。楊榮榛等［12］以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%～25%的硫酸鎂溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～40%的氫氧化鈉溶液為原料，按一定配比加入反應(yīng)釜中，在130～180℃條件下反應(yīng)數(shù)小時(shí)，經(jīng)洗滌、過濾、干燥得到硫氧鎂晶須。經(jīng)分析可知，所得產(chǎn)品為純凈單晶纖維狀153型晶須，直徑小于1 μm，長徑比為20～100，收率大于79%。經(jīng)200倍中試放大實(shí)驗(yàn)證明，在該反應(yīng)條件下產(chǎn)品收率穩(wěn)定、純度較高，可以進(jìn)行工業(yè)化研究。以氫氧化鈉和硫酸鎂溶液為原料制取堿式硫酸鎂晶須普遍要求水溶液濃度較低，可以明顯減少反應(yīng)時(shí)間，現(xiàn)已被普遍應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室制備硫氧鎂晶須及其后續(xù)改性研究。但因每批次產(chǎn)量較少，造成生產(chǎn)能耗較大，給工業(yè)化生產(chǎn)帶來較大壓力。

ii）以氧化鎂和硫酸鎂溶液為原料。中國利用活性氧化鎂和硫酸鎂溶液為原料制備堿式硫酸鎂晶須已有很多年的歷史。早在1998年，董殿權(quán)等［13］以制鹽母液經(jīng)氨化沉淀、洗滌、煅燒制得的輕燒氧化鎂固體，與硫酸鎂溶液混合，經(jīng)7.5 h水熱反應(yīng)制得153型硫氧鎂晶須，晶須直徑為0.5～10 μm，長徑比為30～50。隨后，以氧化鎂和硫酸鎂溶液為原料的晶須制備技術(shù)得到了較大發(fā)展。隗學(xué)禮等［14］將菱鎂礦經(jīng)高溫煅燒制成輕燒氧化鎂，然后與硫酸鎂或硫酸溶液混合，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，?00～250℃反應(yīng)30 min至10 h，得到153型堿式硫酸鎂晶須，在一定程度上縮短了反應(yīng)時(shí)間。姜玉芝等［15］以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～8%的輕燒氧化鎂料漿和稀硫酸為原料，選取氧化鎂與硫酸物質(zhì)的量比為4∶1，加入氧化鎂質(zhì)量2%的纖維狀晶種，在一定的攪拌強(qiáng)度和反應(yīng)溫度下水熱反應(yīng)4 h，制得較為理想的堿式硫酸鎂晶須。晶須直徑小于1.0 μm，長度為20～100 μm，晶須表面光滑、筆直、纖細(xì)且均勻一致。同時(shí)，他們還考察了氧化鎂活性、初始反應(yīng)濃度及攪拌強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)晶須生長過程的影響，得出水熱法制備堿式硫酸鎂晶須的最佳工藝條件。以活性氧化鎂和硫酸鎂溶液合成硫氧鎂晶須具有原料廉價(jià)易得、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但是此方法要求氧化鎂具有較高的活性和一定的粒徑，對(duì)原材料的制備工藝條件要求較高，且因氧化鎂微溶于水，故而反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率都不高。

iii）以氫氧化鎂和硫酸鎂溶液為原料。李慧青等［16］以硫酸鎂和氫氧化鎂為原料，在100～200℃條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)，直接得到153型堿式硫酸鎂晶須。但是，該條件下制得的硫氧鎂晶須普遍呈扇形，且長徑比較小，缺乏實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。彌勇等［17］以一定濃度的硫酸鎂和氫氧化鎂為原料，在160℃、0.5 MPa條件下水熱反應(yīng)6 h，制得長徑比大于60的單晶纖維狀堿式硫酸鎂晶須。該條件下制得的晶須分散性好，尺寸較大。該方法同樣對(duì)氫氧化鎂的粒徑要求較高，對(duì)前期氫氧化鎂制備工藝要求更加苛刻，使實(shí)現(xiàn)工業(yè)化有一定難度。

2）工藝選擇。堿式硫酸鎂晶須制備過程的工藝選擇可以分為工藝路線選擇、工藝條件選擇以及反應(yīng)裝置選擇3個(gè)部分。其中工藝條件的選擇因?qū)嶒?yàn)原料和實(shí)驗(yàn)裝置的不同一般不同，大致為溫度100～260℃、壓力0.1～0.8 MPa，具體工藝條件一般在確定了原料及反應(yīng)裝置后再分別進(jìn)行探索。這里主要介紹晶須合成工藝路線及反應(yīng)裝置的研究進(jìn)展。

i）工藝路線選擇。堿式硫酸鎂晶須的水熱合成工藝路線可以歸納為兩種，即一步法和兩步法。一步法指直接將所有原料混合，經(jīng)水熱反應(yīng)合成硫氧鎂晶須；兩步法指先制備氫氧化鎂粉末，然后由氫氧化鎂和硫酸鎂進(jìn)行水熱反應(yīng)合成硫氧鎂晶須。薛建榮［18］以1.28 mol/L硫酸鎂溶液和氫氧化鎂固體為原料，取硫酸鎂和氫氧化鎂物質(zhì)的量比為1～4，在200℃、450 r/min條件下反應(yīng)6 h，制得152型堿式硫酸鎂晶須。晶須長度為20～45 μm、長徑比為31以上，晶須表面光滑、纖細(xì)均勻、無彎曲。郭淑元等［19］以苦鹵和工業(yè)氨水為原料，首先制備氫氧化鎂濾餅，并分析其中氫氧化鎂的含量，然后將干燥后的氫氧化鎂粉體按一定比例加入七水硫酸鎂溶液中，置于高壓反應(yīng)釜內(nèi)水熱反應(yīng)8 h，得到分散性較好的純質(zhì)153型堿式硫酸鎂晶須。晶須直徑小于1 μm，平均長度為20～60 μm。最佳合成工藝條件:七水硫酸鎂濃度為0.8 mol/L，氫氧化鎂與硫酸鎂物質(zhì)的量比為1∶2，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時(shí)間為8 h，攪拌轉(zhuǎn)速為300 r/min。由以上兩例可以看出，一步法和兩步法制備硫氧鎂晶須的最佳工藝條件差別不大，兩步法較一步法反應(yīng)條件溫和，但反應(yīng)時(shí)間更長。兩步合成法工藝更為復(fù)雜，合成氫氧化鎂濾餅時(shí)對(duì)反應(yīng)條件的控制要求較為苛刻，整個(gè)工藝流程的時(shí)間會(huì)有所加長。若直接用成品氫氧化鎂進(jìn)行合成，可以確保氫氧化鎂的粒徑在實(shí)驗(yàn)所需范圍內(nèi)，但因氫氧化鎂成品價(jià)格較高，若用于工業(yè)化生產(chǎn)，易導(dǎo)致整個(gè)工藝預(yù)算增加。一步法和兩步法合成硫氧鎂晶須各有利弊，因此在具體應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做選擇。

ii）反應(yīng)裝置選擇。堿式硫酸鎂晶須的水熱合成大多在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行。中國從近幾年開始研究反應(yīng)裝置對(duì)硫氧鎂晶須品質(zhì)的影響，目前仍處于起步階段。彌勇［20］研究了攪拌間歇反應(yīng)器結(jié)合水熱反應(yīng)與定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器結(jié)合水熱反應(yīng)制備堿式硫酸鎂晶須的不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比攪拌間歇反應(yīng)器結(jié)合水熱反應(yīng)體系，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器結(jié)合水熱反應(yīng)體系得到的堿式硫酸鎂晶須產(chǎn)品具有更好的分散性，產(chǎn)率更高，長徑比更大，且易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。考慮出現(xiàn)這些差別的原因，推測(cè)為:堿式硫酸鎂晶須在制備過程中其料漿濃度均不是很高，難以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，若強(qiáng)行提高料漿濃度，則得到的晶須產(chǎn)品會(huì)因反應(yīng)過程中微觀混合效果不夠理想導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。而定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器作為一種新型的強(qiáng)化微觀混合設(shè)備，可以改善晶須前驅(qū)體的混合以及傳質(zhì)效果，因此可以比普通攪拌間歇反應(yīng)器適應(yīng)更高濃度的料漿，使晶須產(chǎn)品分散性、產(chǎn)率等得到很大的提高。

4 堿式硫酸鎂晶須改性研究進(jìn)展

未加修飾的堿式硫酸鎂晶須在應(yīng)用中存在與樹脂、陶瓷等聚合物形成的復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度較低、韌性不高的問題。出現(xiàn)這種問題的原因大致有兩個(gè)，一是因?yàn)閴A式硫酸鎂晶須表面呈親水性，不能與聚合物材料有效相溶；二是因?yàn)榫ы毐旧碛腥毕?，彈性模量較低，因而應(yīng)用于其他材料中無法起到補(bǔ)強(qiáng)增韌的效果。因此，對(duì)晶須表面及晶型進(jìn)行改性，提高其表面活性及彈性模量，在堿式硫酸鎂晶須的實(shí)際應(yīng)用中有著重要的意義。

1）表面改性。堿式硫酸鎂晶須表面改性通常指對(duì)其表面進(jìn)行疏水處理，使其表現(xiàn)出一定的疏水性。改性的原因:堿式硫酸鎂晶須表面分布著大量親水的羥基基團(tuán)，使得未經(jīng)表面處理的晶須難以在疏水的樹脂型材料中形成分散均勻的狀態(tài)，且晶須容易與基體脫離，無法取得預(yù)期的補(bǔ)強(qiáng)增韌效果［21］。近些年，在實(shí)際應(yīng)用中，該問題也漸漸得到人們的重視，部分科研工作者將研究重點(diǎn)從晶須的制備轉(zhuǎn)移到晶須的改性上來，并且取得了一定的進(jìn)展。王婷等［22］采用十七氟癸基三乙氧基硅烷作為改性劑，以化學(xué)包覆的方式對(duì)制備的152型堿式硫酸鎂晶須進(jìn)行表面疏水改性。通過對(duì)改性前后樣品的形貌、物相和表面水接觸角等測(cè)試表征結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，改性后晶須體系內(nèi)并沒有生成新相，也沒有引入雜質(zhì)，且在改性劑摻量為2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、改性時(shí)間為1 h條件下，晶須的水接觸角由39°的親水表面變?yōu)榻佑|角為126°的疏水表面。Dang［23］利用月桂酸為改性劑，對(duì)152型硫氧鎂晶須進(jìn)行表面疏水改性。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，月桂酸可以提高晶須的結(jié)晶度，且只改變晶體表面，不改變晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。在月桂酸摻量為5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、改性溫度為70℃條件下表面處理60 min，可將硫氧鎂晶須的水接觸角提高到141°，大大提高了晶須的疏水性。綜合以上兩例，可將硫氧鎂晶須的表面疏水改性機(jī)理總結(jié)為:在酸性環(huán)境中，改性劑分子發(fā)生水解，形成具有親水端（—OH）的分子結(jié)構(gòu)，新結(jié)構(gòu)的親水端與硫氧鎂晶須表面的羥基發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，以穩(wěn)定化學(xué)鍵的形式包覆在晶須表面，含疏水基團(tuán)的一端則遠(yuǎn)離晶須，裸露在表面，因而使晶須表面呈現(xiàn)疏水性。

2）晶型改性。如前所述，堿式硫酸鎂晶須的晶型一般呈扇形或纖維狀。比較這兩種晶型，纖維狀晶須具有更高的彈性模量及更低的密度，對(duì)樹脂等材料的補(bǔ)強(qiáng)增韌效果更為突出。因此，在確定適宜的制備條件之余，尋找合適的晶型控制劑，使硫氧鎂晶須在制備過程中形成更多的纖維狀晶須，成為科研工作的另一個(gè)重點(diǎn)。盧會(huì)剛等［24］以硫酸鎂和氫氧化鈉為原料制備堿式硫酸鎂晶須，并在制備中添加1.86%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的EDTA。結(jié)果表明，晶須的形貌發(fā)生了很大改變，扇形晶須的數(shù)量極大地減少，大部分晶須為平均長度約40 μm、平均直徑約0.4 μm、長徑比約100的纖維狀晶須，晶須分散性良好。吳健松［25］在水熱反應(yīng)體系中加入體積分?jǐn)?shù)為25%的丁醇，并采用變頻微波加熱，獲得了粒度分布均勻、分散性好、表面光滑的纖維狀堿式硫酸鎂晶須，晶須直徑為0.8～1.1 μm，長度為60～100 μm。張麗麗［26］在水熱反應(yīng)體系中加入氧化鎂質(zhì)量10%的聚丙烯酰胺，經(jīng)過篩、抽濾、乙醇浸泡清洗、振蕩分散制得153型堿式硫酸鎂晶須。晶須直徑小于500 nm，長徑比大于100，單根晶須含量高達(dá)90%，且晶須分散性良好。綜合以上3例的表征分析可以得出硫氧鎂晶須的晶型改性機(jī)理大致為:改性劑與晶須表面羥基發(fā)生縮合反應(yīng)形成—COO鍵，使改性劑分子包覆在晶須表面，形成一層保護(hù)膜，延緩了硫酸根和氫氧根的快速接觸，避免因瞬間生成大量晶核導(dǎo)致基元沒有充足的時(shí)間按照晶格排列，呈放射狀多向生長。

5 結(jié)語

堿式硫酸鎂晶須性能優(yōu)越、制備工藝簡單、原料易得、節(jié)能環(huán)保，是一種性價(jià)比很高的復(fù)合材料添加劑，有著巨大的發(fā)展前景。但是，現(xiàn)有制備技術(shù)普遍存在條件苛刻、產(chǎn)率不高等問題，一般停留在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)或小批量生產(chǎn)階段。通過添加適宜的晶型控制劑及表面活性劑、改進(jìn)現(xiàn)有制備工藝及設(shè)備，可以降低反應(yīng)要求、提高產(chǎn)率、改善晶須品質(zhì)，這是未來堿式硫酸鎂晶須應(yīng)用技術(shù)中突破的重點(diǎn)，也是值得探索的方向。

［1］Zhu L X，Yue T，Gao S Y，et al.Hydrothermal synthesis and the effect of reaction time on morphology of MgSO4·5Mg（OH）2·3H2O［J］. Chinese Journal of Inorganic Chemistry，2003，19（1）:99-102.

［2］ 高傳慧.堿式硫酸鎂晶須的合成及表面改性研究［D］.青島:中國海洋大學(xué)，2010.

［3］Zhang T W，Ellis G S，Walters C，et al.Geochemical signatures of thermochemical sulfate reduction in controlled hydrous pyrolysis experiments［J］.Org.Geochem.，2008，39（3）:308-328.

［4］Otaka S.Fibrous anhydrous magnesium oxysulfate and process for the preparation thereof:US，5326548A［P］.1994-07-05.

［5］ 魏鐘晴，馬培華，徐剛，等.水合堿式硫酸鎂晶須的物理化學(xué)性能表征［J］.鹽湖研究，1998，6（2/3）:1-10.

［6］Yan X.SO42-ions direct the one-dimensional growth of 5Mg（OH）2·MgSO4·2H2O［J］.ActaMater.，2007，55（17）:5747-5757.

［7］Yue T.Crystal growth and crystal structure of magnesium oxysulfate 2MgSO4·Mg（OH）2·2H2O［J］.J.Mol.Struct.，2002，616（1）:247-252.［8］ 陳敬中.現(xiàn)代晶體化學(xué):理論與方法［M］.北京:高等教育出版社，2001:132-135.

［9］ 鄭燕青，施爾畏，李汶軍，等.晶體生長理論研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.無機(jī)材料學(xué)服，1999，14（3）:321-332.

［10］Ding Y.Preparation and characterization of magnesium hydroxide sulfate hydrate whiskers［J］.Chem.Mater.，2000，12（10）:2845-2852.

［11］ 高世揚(yáng)，岳濤，朱黎霞，等.制備硫氧鎂晶須的新方法:中國，1346800A［P］.2002-05-01.

［12］ 楊榮榛，岳濤，高世揚(yáng)，等.水熱法制硫氧鎂晶須最優(yōu)工藝條件研究［J］.鹽業(yè)與化工，2007，36（4）:16-17.

［13］ 董殿權(quán)，王軍，楊靜漪，等.堿式硫酸鎂晶須的研制［J］.功能材料，1999，30（5）:559-560.

［14］ 隗學(xué)禮，趙寬放.鎂鹽晶須的制備方法:中國，1288860A［P］. 2001-03-28.

［15］ 姜玉芝，韓躍新，印萬忠.堿式硫酸鎂晶須的制備研究［J］.金屬礦山，2006（9）:46-48.

［16］ 李慧青，張旖，孫萱，等.若干無機(jī)鹽晶須的研究狀況與展望［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2002，34（2）:17-19.

［17］ 彌勇，陳建銘，宋云華.添加有機(jī)酸水熱法制備堿式硫酸鎂晶須的研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2007，39（1）:23-24.

［18］ 薛建榮.堿式硫酸鎂晶須和片狀粉體的制備研究［D］.呼和浩特:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2007.

［19］ 郭淑元，張雨山，黃西平，等.堿式硫酸鎂晶須的制備［J］.化學(xué)工業(yè)與工程，2011，28（2）:35-39.

［20］ 彌勇.堿式硫酸鎂晶須制備技術(shù)研究［D］.北京:北京化工大學(xué)，2007.

［21］ 韓躍新，李麗匣，印萬忠，等.堿式硫酸鎂晶須的表面改性［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，30（1）:133-136.

［22］ 王婷，武玉民.152型堿式硫酸鎂晶須疏水改性研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2014，27（3）:1-5.

［23］Dang L.Study on the mechanism of surface modification of magne

sium oxysulfate whisker［J］.Appl.Surf.Sci.，2014，317:325-331.

［24］ 盧會(huì)剛，乃學(xué)瑛，邊紹菊，等.控制合成纖維狀堿式硫酸鎂晶須

的研究［J］.鹽湖研究，2011，19（3）:61-66.

［25］ 吳健松.丁醇-變頻微波-水熱法制備優(yōu)質(zhì)堿式硫酸鎂晶須及表征［J］.人工晶體學(xué)報(bào)，2009，38（1）:285-289.

［26］ 張麗麗.單分散堿式硫酸鎂晶須的制備及分散性研究［D］.沈

陽:沈陽理工大學(xué)，2013.

聯(lián)系方式：yanghj@hebut.edu.cn

Research progress in preparation and modification of magnesium oxysulfate whisker

Guo Tao，Yang Hongjian，He Zhenhui，Cai Xiaosen
（School of Chemical Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300130，China）

Magnesium oxysulfate whisker has many advantages including high elasticity modulus，inflaming retarding，low mass and cost，safety and low energy consumption，as well as wide applicability.This whisker is in line with the development needs of energy saving and environmental protection，utilizing the resources efficiently，and it has broad application prospects in multiple fields.The characteristics，main application fields，phase composition，and growth mechanism of magnesium oxysulfate whisker were summarized，and the advances in the preparation and modification of it were introduced emphatically.The study of improving the synthetic process of this whisker，and optimizing its internal structure have been the breakthrough points of the application technology of magnesium oxysulfate whisker，so as to improve its properties and broaden its application fields.

magnesium sulfate；magnesium oxide；whisker；modification

TQ132.2

A

1006-4990（2016）09-0001-04

2016-03-23

郭濤（1991— ），女，碩士研究生，研究方向?yàn)闊o機(jī)材料及復(fù)合材料。

楊紅健