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活性是氧化镁重要的物化性质
活性是氧化镁重要的物化性质，尤其是衡量橡胶工业用氧化镁的重要指标。可以说， 重质是单纯的MgO，轻质是xMgO•yMg（OH）2，即碱式氧化镁，其中轻氧化镁的百分含量对活性起着重要作用。一般高活性氧化镁都是用碱式碳酸镁在低温下长时间分解制得，炉型结构特殊，能耗较高，制得产品视比容较大。也有文献报道用微波辐射的方式由轻氧化镁制备出吸碘值大于 170 mg I2／g MgO的高活性氧化镁。这种高活性氧化镁视比容较小（2．5－3．3 mL／g）。 活性氧化镁是诸多氧化镁品种之一。主要用于氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶及氟橡胶的活化剂和促进剂，也是黏合剂、油漆、塑料等产品的主要助剂之一。随着国民经济及科学技术的发展，该品种的应用将越来越广泛，用量也与日俱增，对于产品的活性也会有新的要求。因此，研究氧化镁的活性则很有必要。 1 氧化镁的活性 国内生产氧化镁的方法很多，有卤水－纯碱法；海水－石灰法；白云石、菱镁矿－碳化法；卤水－碳氨法等。无论那种生产方法，氧化镁的活性均与生产过程有关。影响活性的因素较多，与生产物料晶粒大小、比表面积和晶格内部缺陷等多种因素有关。仅就卤水纯碱法举例，氧化镁活性与反应浓度（卤水、纯碱）、反应温度、热解温度、压力、水量控制及热解后脱水时间等均有很大关系。但氧化镁的活性控制主要还在于中间体碳酸镁的煅烧过程。 煅烧条件对氧化镁性质的影响已被许多学者做了详细的研究。在600－700℃下煅烧， 可获得高活性氧化镁。而最大活性发生在650℃，最大活性的温度取决于加热速率和加热时间，特别是温度，缓慢和持续加热能提供最大活性。新生的活性氧化镁有很高的比表面积，也是多孔的，其晶格是紧凑的。由于维持了碳酸镁的组成，所有这些事实构成了高活性。进一步加热将缩小表面积、空隙率和内部结构发生烧结现象。在相对高温下，产生死烧氧化镁。分解动力学指出这个过程开始在晶体外部；热力学解释活性氧化镁的性质是在已产生的活性物质率和烧结氧化镁之间的平衡。 650℃煅烧碱式碳酸镁时，能生成活性极大的氧化镁（比表面积约100 m2／g）。在700 ℃时所有氧化物已形成。大于700℃，多孔结构开始收缩，以致总面积减少。同时，氧化物达到最大量时，比表面积达到最大量。 先前的研究表明，煅烧温度影响到活性。煅烧温度停留时间和温升速率对碳酸盐持续分解有很大影响， 在700℃有一个最大速率的转折点。其停留速度、时间关系到氧化镁的表面积。随温度升高，在900－ 1000℃煅烧碱式碳酸镁得到的是低活性氧化镁。 在马弗炉中煅烧碱式碳酸镁得到的活性数据列于表1。 表1 温度/℃ 时间/h 活性/（mg I2/g MgO） MgO含量/％ 600 1.5 97 90 600 2 131 90 600 2.5 137 90 650 1.5 151 90 650 2 160 90 650 2.5 148 90 700 1.5 95 90 700 2 110 90 700 2.5 119 90 由表1可见，碱式碳酸镁的最佳煅烧条件：温度为650℃，时间2h，由此测得吸碘值在150－160mg h／g MgO之间，氧化镁含量为90％。 同时，在马弗炉中煅烧碱式碳酸镁和轻氧化镁得到的氧化镁其活性有所不同。当在600－700℃下煅烧碱式碳酸镁和轻氧化镁时，生成活性较大的氧化镁，而且其活性大致相同。如果在低于600℃或高于700℃的温度下煅烧，则从碱式碳酸镁得到的氧化镁活性比相同温度下处理轻氧化镁得到的活性要大（尤其是高于1000℃）。 但在实际生产中，由于传统的煅烧炉煅烧温度不宜控制，工人操作大多凭经验，对氧化镁的活性有较大影响。单就煅烧方式而言，动态（如转炉）生产的活性要比静态（如立炉）的高。根据多年经验，我们采用低温，恒定36 h出料，尽量使温度场均匀，收到良好效果。 2、氧化镁活性的分析 氧化镁的活性指标可用吸碘值、比表面积、柠檬酸值（或醋酸值）、水化率等表示，通常采用吸碘值。由于这种测定中碘的可挥发性，所以测定必须尽快完成。其分析方法原理是测定碘的四氯化碳溶液经氧化镁吸附前后浓度的变化，以标准硫代硫酸钠溶液滴定之。 2.1 分析步骤 称取2.000±0.05g样品，转移样品至清洁、干燥的200mL塞玻璃瓶中。加100± 2mL 0.1 mol/L标定好的四氯化碳碘溶液。塞住瓶子，将其夹在适当的摇荡装置上，让它剧烈地摇荡，准确到30min。让悬浮液沉降5min，此时以吸管吸20mL清澈溶液，置于含有50mL 0.03 mol/L碘化钾-乙醇溶液的250 mL锥形瓶中（注意不要吸任何固体） 。用0．025 mol ／L NaS2O3标准溶液滴定，不使用淀粉指示剂能获得明显的终点。计算活性指标，按每克样品吸附碘毫克计。 2．2 吸碘值的计算 吸碘值＝（2．5） ×（127）×（C）×（V1－V2）式中C－NaS2O3标准溶液的浓度，mol/L； V1－Na2S2O3标准溶液的体积， mL；相当于20 mL的碘原液。 V2－相当于20mL接触氧化镁样品后碘 液的Na2S2O3标准溶液之体积，mL。 127—1mL 0．5 mol/L Na2S2O3相当于碘的毫克数； 2．5—1 mg碘的换算因子。 2．3 操作中注意事项 （1） 四氯化碳碘液的浓度必须固定，因为随着浓度的改变，测定结果也随之改变。 （2） 吸附系统内必须保持干燥无水分，特别是四氯化碳要求不含水分，否则使氧化镁变成轻氧化镁，使测得的碘值产生偏差。 （3）溶液必须澄清，确保所有氧化镁悬浮物沉淀下来，不能带入氧化镁颗粒，否则结果将产生很大的偏差。 （4） 氧化镁中杂质离子偏高，测定中将反应消耗（而不是吸附）一部分碘，引起结果偏差，造成“吸碘值”高的假象，这对橡胶应用十分有害。 3 活性氧化镁在橡胶工业中的应用 活性是衡量橡胶工业用氧化镁的重要指标。活性氧化镁作为一种主要的无机活性剂之一，在胶料中用量较小就能大大提高硫化度。没有活性的氧化镁，加入氯丁胶料后，只起惰性填充剂作用，同时增加了胶料的碱性，不仅不起防焦作用，在某种程度上还容易引起先期硫化。 根据实践经验， 氧化镁的吸碘值对120氯丁胶纯胶料的门尼焦烧是有影响的。电线、 电缆用LDJ-120型通用型氯丁橡胶的纯胶料，配方中氧化镁的吸碘值对其门尼焦烧的影响十分明显。 对于加碳黑的120全氯丁胶的配方，常用NA－22和氧化镁来调整硫化速度和硫化程度。综合各方面的性能，所选用的橡胶专用氧化镁以中等活性吸碘值为合适。 在氯磺化聚乙烯中，用活性氧化镁交联将获得良好的物理机械性能，特别是低永久变形，并且适用于浅色硫化胶，不过耐水性差。 吸碘值为60左右的活性氧化镁， 在氟橡胶中作活化剂的用量可减少一些， 经 300℃×24h的热老化后的性能也较好一些（按伸长率计） 。吸碘值为100的活性氧化镁，虽然用量可减少一些，但在300℃×24h的热老化性能较差，其他性能也不突出，在氟橡胶中没有实际意义。
