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氢氧化镁阻燃剂的表面改性进展
作者：刘家伟 王容 李盈颖 郑冉 宋健健 赵丽
来源：《科技创新与应用》2017年第15期
摘 要：介绍了氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理，阐述了近年来氢氧化镁阻燃剂的表面改性进展，展望了氢氧化镁阻燃剂的研究方向。
关键词：氢氧化镁；阻燃剂；表面改性
卤系阻燃剂虽然具有较好的有机聚合物材料阻燃性能，但材料一经燃烧产生大量的有毒气体，严重危害身体健康，加之北美西欧等国家已经取缔卤系阻燃剂的使用，发展新型有效的无卤阻燃剂成为研究的热点。新型无机阻燃剂氢氧化镁用于材料的阻燃不产生有毒物质，具有安全环保的特点，在高分子材料中应用广泛。本文对氢氧化镁阻燃剂的特点进行了论述，重点对其改性研究进行了阐述。
1 氢氧化镁阻燃剂特点
氢氧化镁是白色粉末状的六角形或无定性的片状结晶，其密度为2.39g/cm3，难溶于水，18℃时的溶解度为9*10-3g/L。Mg（OH）2的起始热分解温度比Al（OH）3要高，接近300℃。其最大分解峰温比Al（OH）3高约100℃，约400℃[1，2]。氢氧化镁阻燃性能来源于其特殊的热分解性能。氢氧化镁受热分解为氧化镁和水蒸气。总结其阻燃机理和特点如下[3，4]：
（1）氢氧化镁热分解产生的水蒸气可有效稀释氧气浓度，阻碍燃烧；
（2）氢氧化镁的热容大，热分解过程中可有效降低高分子基材所吸收的热能，使高分子基材的热分解有所延缓；
（3）氢氧化镁形成的表面炭化层可以延缓燃烧，并能够抑制分解气体的燃烧；
（4）氢氧化镁分解吸收大量的热量，降低被阻燃材料的温度，可有效延缓高聚物分解速度；
（5）氢氧化镁热分解产生的氧化镁本身就是优良的耐火材料，覆盖于高分子基材表面能够隔绝空气使燃烧受阻；
（6）氢氧化镁用作阻燃剂时添加量较大才能提高高聚物的难燃性。
1 02125263.7 一种粒化复合阻燃剂及其制备方法和用途
2 01132768.5 一种含溴聚磷酸酯阻燃剂的制备方法
3 02139266.8 硫化亚铁阻燃清洗剂
4 02133360.2 高抑烟型阻燃剂纳米氢氧化镁的制备及表面处理新方法
5 02153734.8 一种氢氧化铝阻燃剂的制备方法
6 00818302.3 含磷元素阻燃剂环氧树脂组合物
7 01809612.3 环氧树脂用红磷系阻燃剂、环氧树脂用红磷系阻燃剂组合物、它们的制造方法、半导体密封材料用环氧树脂组合物......
8 01809928.9 在热塑性模塑材料中用作阻燃剂的新型磷-氮化合物及其制备方法
9 01809694.8 阻燃剂输送系统
10 02100800.0 一种超细高抑烟型阻燃剂及其制备方法
11 01811553.5 用于膨胀软质聚氨酯泡沫的阻燃剂混合物
12 03117376.4 全阻燃环保型烟用加胶丙纤滤嘴棒成型专用粘合剂
13 01813844.6 阻燃树脂组合物、其模制品及其阻燃剂
14 02800019.6 阻燃加工剂、阻燃加工方法及阻燃加工纤维
15 03123184.5 含有两种不同磷酸芳基酯的混合物的聚合物阻燃剂及其制备方法和应用
16 02154731.9 阻燃加工剂、阻燃加工方法和阻燃加工物
17 02802260.2 用于聚合物的涂敷粒状阻燃剂
18 01815281.3 不使用阻燃树脂添加剂制造阻燃电路板
19 95191348.4 制备有机磷酯化合物及活性阻燃剂的方法
阻燃型氢氧化镁制备技术评述
摘要：随着社会的不断进步和经济的快速发展，人们的环保意识也逐渐提高。为了开发出性能更好的阻燃剂，要加强对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题的重视程度，正确预测21世纪阻燃剂整体发展的趋势，如阻燃剂的无卤化、低毒化、复合化、抑烟化等。目前，无机阻燃剂在国外工业发达国家早已被人们广泛应用在各种领域，消费量远远高于有机阻燃剂。如美国、西欧和日本等工业发达国家和地区无机阻燃剂的消费约占总消费量的60％，而我国不到10％。因此，我国无机阻燃剂的发展潜力非常巨大。无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、无机磷、硼酸盐、氧化锑、钼化合物等。本文主要介绍了阻燃型氢氧化镁的制备技术。
关键词：阻燃型；氢氧化镁；制备技术；弊端
1、引言
随着高分子合成材料的广泛应用，火灾的危险性日益显著，随之阻燃剂的发展就成为必然。阻燃剂是一种可以阻止材料被引燃及抑制火焰蔓延的助剂，大大提高了可燃性聚合物的难燃性，按组分的不同，可以分为两种，分别是无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤等优点，主要产品有氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸等。有机阻燃剂有较好的阻燃性，主要产品有卤系、磷酸酯、卤代磷酸酯等，但是其会释放出有毒气体，因此无机阻燃剂被人们广泛应用在各类阻燃领域。
2、阻燃剂的发展现状
近20年来，世界阻燃剂的使用量和需求逐年增加，其产量每年也以10～15％的速度递增。美国是生产和使用阻燃剂最多的国家，也是最早使用阻燃剂的国家。表1表现了世界三大阻燃剂市场——美国、日本、西欧以及中国阻燃剂产品结构。
通过表1阻燃剂的使用量及各类阻燃剂所占的比例，可以看出在20世纪末，无机阻燃剂应用比较广泛，占有一定的优势，发展前景良好。但是我国无机阻燃剂所占份额较少，主要还是氯系阻燃剂占了相当大的比重，与发达国家有很大的不同。由于我国是镁资源大国，再加上逐渐增加的阻燃剂需求，人们越来越重视对无毒、抑烟型的环保无机氢氧化镁阻燃剂的研究。在我国，氢氧化镁阻燃剂具有得天独厚的资源优势和良好的市场前景，我们要进行大规模化生产，进一步改进现有的生产工艺，加强对氢氧化镁阻燃剂的开发研究，运用科学的表面改性方法，大大促进了氢氧化镁阻燃剂的生产和发展。
- 1 - 氧化镁 膨胀剂
氧化镁膨胀剂
氧化镁膨胀剂是一种有机材料，由合成硫酸钙和氧化镁制成。它也称为陶瓷膨胀剂，是一种经过特殊配制的粘土，具有良好的延展性，可以有效的膨胀、膨胀和熔融，是制造动力燃料的理想原料。它主要用于制造热能和发动机的燃料和催化剂助燃剂，也可以用于制造液体卫星，节省燃料消耗，抑制汽油燃烧温度，增加燃料的燃烧稳定性。
氧化镁膨胀剂的制备原料主要有：合成硫酸钙、氧化镁、氢氧化铝、氯化钠和氯化钙等。添加这些原料后，用搅拌机搅拌混合，直到物质均匀。接着将混合物置于电阻炉中，加热至850摄氏度，持续加热1小时，然后将混合物取出，放入水中，继续搅拌，直至粉末完全溶解，再经过滤液分离，即可得到氧化镁膨胀剂。
氧化镁膨胀剂的主要特点是具有良好的延展性，可以有效的膨胀、膨胀和熔融，可以抑制汽油燃烧温度，增加燃料的燃烧稳定性，可以延长燃料的使用寿命，能够提高燃料的性能特性，还能提高燃料的油耗比，减少废气排放量。
此外，氧化镁膨胀剂还具有一定的耐腐蚀性，可以防止燃料在高温环境中的腐蚀，提高燃料的使用寿命。还可以提高燃料的抗热性，抑制燃料燃烧过热，防止发动机因过热而损坏。
