Hebei Messi Biology Co., Ltd. weist darauf hin, dass Magnesiumoxid eine unverzichtbare anorganische Chemikalie ist, die für Industriezweige wie Medizin, Lebensmittelverarbeitung, Klebstoffe, Kautschuk, Kunststoffe, Keramik, Metallurgie und Elektronik von großer Bedeutung ist und eine Schlüsselrolle in der Volkswirtschaft spielt. Magnesiumoxid mit speziellen Morphologien bietet in bestimmten Bereichen ein größeres Marktpotenzial. Solche Morphologien lassen sich im Allgemeinen nicht direkt herstellen; stattdessen werden zunächst Vorläuferstoffe mit spezifischen Formen – wie Magnesiumcarbonat oder Magnesiumhydroxid – synthetisiert und anschließend kalziniert, um das fertige Magnesiumoxid-Produkt zu erhalten. Magnesit und Dolomit dienen als wichtigste Rohstoffe für Magnesiumprodukte. China verfügt über reiche Vorkommen dieser Erze – insbesondere bei Magnesit, von dem das Land einen bedeutenden Anteil der weltweiten Reserven bei gleichzeitig hoher Qualität besitzt –, wodurch eine solide materielle Grundlage für die Entwicklung der chinesischen Magnesiumsalzindustrie geschaffen wird.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Herstellungsverfahren für Magnesiumoxid mit unterschiedlichen Morphologien. Zunächst wurde das optimale Verfahren zur Gewinnung von Magnesium aus Magnesit erforscht. Zur Synthese der Vorläuferstoffe und der entsprechenden Magnesiumoxid-Pulver in sphärischer (S-MgO), plättchenförmiger (F-MgO) und stäbchenförmiger (R-MgO) Form wurden Verfahren der direkten Fällung angewandt, wobei der Schwerpunkt auf der Ermittlung der optimalen Synthesebedingungen für jede Morphologie lag. Schließlich wurden die resultierenden S-MgO-, F-MgO- und R-MgO-Pulver in PVC (einen Standardkunststoff) eingearbeitet, um zu untersuchen, wie sich der Füllstoffgehalt, die Morphologie und die Partikelgröße des Magnesiumoxids auf die Wärmeleitfähigkeit des Materials auswirken.
Zu den spezifischen Forschungsinhalten gehören:
(1) Es wurden Experimente zur thermischen Zersetzung mittels Kalzinierung von Magnesit durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass bei einer Erhitzung des Magnesit-Rohmaterials von Raumtemperatur mit einer Rate von 10 °C/min auf Zieltemperaturen von 550 °C, 600 °C, 650 °C, 700 °C und 750 °C in einem Kammerwiderstandsofen und einer anschließenden Haltezeit von 3 Stunden eine vollständige Zersetzung des Magnesits bei 700 °C erreicht wurde. Ein Vergleich verschiedener Haltezeiten bei 700 °C ergab, dass die vollständige Zersetzung nach 120 Minuten eintrat. (2) Kugelförmige (S-MgO), flockenartige (F-MgO) und stäbchenförmige (R-MgO) Magnesiumoxid-Pulver mit unterschiedlichen Partikelgrößen wurden durch Anpassung experimenteller Parameter – wie Reaktionstemperatur, Reaktionszeit, Konzentration der Reaktanten sowie deren Konzentrationsverhältnisse – ohne den Einsatz von Additiven hergestellt. Die Charakterisierung der S-MgO-Proben mittels XRD, REM und Partikelgrößenanalyse zeigte, dass die Steuerung dieser experimentellen Faktoren die Synthese von MgO-Pulvern mit spezifischen Morphologien (kugelförmig, flockenartig und stäbchenförmig) ermöglicht. Konkret wiesen die S1-MgO-Partikel einen Durchmesser von etwa 25 μm auf, während die S2-MgO-Partikel bei etwa 4 μm lagen; das flockenartige MgO (F-MgO) zeichnete sich durch gute Kristallinität, gleichmäßige Partikelgröße und hervorragende Dispergierbarkeit aus, und das stäbchenförmige MgO (R-MgO) wies eine glatte Oberfläche sowie eine Länge von etwa 20–30 μm auf.
(3) Das kalzinierte Magnesiumoxid wurde in Polyvinylchlorid (PVC) eingearbeitet, und die Wärmeleitfähigkeit der resultierenden Verbundwerkstoffe wurde untersucht. Bei einem Füllstoffgehalt von 40 Gew.-% stieg die Wärmeleitfähigkeit um das 5,35-Fache bei mit stäbchenförmigem MgO gefülltem PVC und um das 6,88-Fache bei mit flockenartigem MgO gefülltem PVC, während das mit kugelförmigem MgO gefüllte PVC einen 8-fachen Anstieg zeigte. Darüber hinaus führte ein kombiniertes Füllstoffsystem aus 4 μm und 25 μm großen MgO-Partikeln im Massenverhältnis 1:1 – im Vergleich zu wärmeleitfähigem PVC, das mit nur einer Partikelgröße hergestellt wurde – bei gleichem Gesamtfüllstoffgehalt zu einer 8,35-fachen Steigerung der Wärmeleitfähigkeit.