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    氢氧化镁的阻燃机理、特点及应用添加时间:2024-03-27

    氢氧化镁和氢氧化铝Al(OH)3是阻燃材料中的重要原料,可与二乙基次膦酸铝,次磷酸铝,MPP阻燃剂复配,具有价格便宜,型号多样,可填充降本等特点。氢氧化铝虽然有许多优点,但它的起始分解温度较低,在材料加工时容易出现脱水现象。而氢氧化镁的起始分解温度比水合氧化铝高得多,热稳定性好,特点适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料,因而得到人们高度重视。

     

    氢氧化镁Mg(OH)2可从海水中制造化学级与耐火级的氧化镁(MgO)时得到。经澄清脱碳酸盐、脱硫酸盐后的海水,用石灰石(CaCO3)或白云石(CaCO3·MgCO3)煅烧,随后用水化所制得Ca(OH)2去处理即可。其反应式为:MgCl2+Ca(OH)2—→CaCl2+Mg(OH)2

     

    氢氧化镁的阻燃机理在于:

    1,阻燃剂分解后会产生较重的不燃气体或高沸点液体覆盖于高聚物表面,隔绝氧和可燃物的扩张。

    2,阻燃剂产生的不燃气体,冲淡了燃区可燃气体的浓度和氧的浓度。

    3,阻燃剂的吸热或升华能够降低高聚物表面温度,使之难燃或减缓燃烧过程。

    由此可见,氢氧化镁对于燃烧的三个必要条件:氧、热和可燃物都有抑制作用。同时它还能捕捉燃烧反应中产生的自由基、降低反应活性、切断氧化连锁反应。

     

    在PP的阻燃配方中,采用高添加量的氢氧化镁和添加15%卤化物及8%Sb201,作发烟性的对比,发现添加Mg(OH)2的PP试样发烟开始时间明显延长,它的最大发烟量及4min后的发烟量均比卤素/Sb2O3的PP试样低的多。含有Mg(OH)2,的试样的残留物中比含氢氧化铝Al(OH)3或CaCO3试样的残留物中的含碳量多得多。

     

    氢氧化镁Mg(OH)2单独作为热塑性塑料的阻燃剂时,必须在高添加量(约60%)的情况下才能使塑料具有一定的阻燃性,但高添加量会使塑料的机械性能变差,尤其是冲击强度。因此可使氢氧化Mg(OH)2,与其他阻燃剂或阻燃助剂配合使用,从而在达到一定阻燃要求的条件下,可适当减少Mg(OH)2,的添加量。例如可添加有机溴化合物、脱水助剂赤磷、提高高聚物燃点的助剂及碳素微粉等。另外,由于氢氧化镁Mg(OH)2表面具有亲水性,与高聚物的相容性不好,极难在高聚物中均匀分散,这会严重影响到高聚物的机械性能。但是,采用专门的技术对Mg(OH),进行改性(如用阴离子表面活性剂、含丙烯酰基或甲基丙烯酰基和羧基的有机磷酸酯或羧酸酯、C4~C24的脂肪酸与多元醇合成的酯类对其进行表面处理),将适当形式的、具有良好分散性能的改性氢氧化镁Mg(OH)2加到PP中,便可明显改善未填充PP的韧性及添加有未改性Mg(OH)2的PP的冲击强度及刚性。

     

    有人在研究氢氧化镁Mg(OH)2、氢氧化铝Al(OH)3的并用效果时,发现了下述规律:抑制材料温度上升效果Mg(OH)2,<氢氧化铝Al(OH)3;降低材料表面放散热量效果Mg(OH)2<Al(OH)3;着火点上升效果(少量掺合)Mg(OH)2>Al(OH)3;着火点上升效果(多量掺合)Mg(OH)2<Al(OH)3;着火时间延长效果Mg(OH)2<氢氧化铝Al(OH)3;氧指数提高效果Mg(OH)2>氢氧化铝Al(OH)3;促进炭化效果Mg(OH)2>Al(OH)3。

     

    氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂,与同类无机阻燃剂相比,氢氧化镁无论在原料来源,制备过程、废物处理等方面都是一种环保型绿色阻燃剂,具有更好的抑烟效果,由于火灾中有80%由烟窒息而死亡,因此当代阻燃剂技术中“抑烟”比“阻燃”更为重要;氢氧化镁的分解能高(1137kJ/g),且热容也高,比目前常用的无机阻燃剂氢氧化铝的热分解温度高出140℃,可以使添加氢氧化镁的合成材料承受更高的加工温度,有利于加快挤塑速度,缩短模塑时间,同时亦有助于提高阻燃效率。

     

    由于所采用原料不同,氢氧化镁生产方法也较多,其主要经济适用的生产方法有:苦卤水-石灰中和法、卤水的氨水合成法、菱镁矿法、白云石多级碳化-水解合成法。这些方法均可以制备适合作阻燃剂用纤维状的氢氧化镁,所用原料来源方便,价格低廉,生产工艺也较简单。