氢氧化镁阻燃剂文档

氢氧化镁阻燃剂

[摘要]本文讨论了无机阻燃剂的特点和存在的问题，分析了氢氧化镁阻燃剂的特性、阻燃机理，综述了氢氧化镁的国内外应用标准，详细分析了氢氧化镁针对应用于聚合物特点的改性技术，指出了氢氧化镁阻燃剂的发展前景。

[关键词]氢氧化镁；阻燃剂；阻燃机理；改性

1 前言

聚合物材料目前已广泛应用于交通、运输、建筑、电子电气、化工等领域，在国民经济建设中发挥着巨大作用。但是，绝大多数高聚物都是易燃品，它们在燃烧过程中产生的热量大、温度高、燃烧不完全生成的黑烟、释放出的有毒的腐蚀性气体给消防和救生工作带来困难。为了解决和消除这一隐患，阻燃剂应运而生。聚合物的阻燃技术，除直接选用氧指数高、发热量小的聚合物材料之外，目前最直接的办法是添加阻燃剂。无机阻燃剂中氧化锑类开发最早，但价格较高。从阻燃剂发展趋势来看，以高效、价廉、无污染为特征的无机类阻燃剂符合世界各国环保型材料发展的要求。无机阻燃剂的研究方向是：①非卤化，含卤阻燃剂燃烧时会释放出对人体有害的气体；②超细化，阻燃剂颗粒越细，对材料的物理机械性能影响越小；③对阻燃剂进行表面处理，以增强它们与一些高聚物的亲和力；④阻燃剂的协同效应，将阻燃剂复配以降低同一阻燃效果下阻燃剂用量。

氢氧化镁是近年来开发的一种新型无机阻燃剂，它具有

热稳定性好、不挥发、不产生有毒气体、不腐蚀加工设备、价格便宜等优点。由于火灾中有80%由烟窒息死亡，因此阻燃剂技术中“抑烟”比“阻燃”更为重要。氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂，与同类无机阻燃剂相比，具有更好的抑烟效果。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体，又是一种环保型绿色阻燃剂；氢化镁热分解温度高，比目前常用的无机阻燃剂氢氧化铝高出140℃，可以使添加氢氧化镁合成材料能承受更高的加工温度，有利于加快挤塑速度，缩短模塑时间，同时亦有助于提阻燃效率，是目前最有发展前途、环境友好的无机阻燃剂，成为近几年各国研究的热点。文介绍其物理化学特性、阻燃机理、应用现状、改性研究及发展趋势[1]

1氢氧化镁的应用

1.1含酸废水处理

随着环境污染的日益严重，如何解决工业废水的排放已成为一个迫切需要解决的问题。可以说这是一个关系到子孙后代生存发展的大问题。在工业排放的废水中，很大一部分是含酸废水。氢氧化镁是一种弱碱，料浆状的氢氧化镁具有非沉淀性和非流动性、使用和调节方便等优点。氢氧化镁的弱碱性使它具有独特的缓冲与中和能力，在使用过程中56值最高不会超过7、中和速度慢，中和产生的颗粒沉降速度快，易于过滤，而且它的吸附能力强，活性大，腐蚀性低。这些优点使氢氧化镁在含酸废水的处理中能够减少操作工序和时间，减少设备投资。因此，氢氧化镁在含酸废水的处理中能够得到广泛应用。

1.2氢氧化镁在渔业水体方面应用

渔业水体中的重金属污染问题日益严重,重金属不仅危及水生生物的生存,同时对人们的生命健康带来严峻挑战。因此,如何保护渔业免受重金属污染是一项十分迫切和艰巨的任务。氢氧化镁被称为“环境友好型”水处理剂,具有活性大、吸附能力强、无腐蚀性、易控制pH值、安全无害等优点。氢氧化镁处理重金属离子废水时,不仅根据溶度积原理发生沉淀转化,而且具有吸附作用使处理效果更佳在模拟废水处理所得最佳实验条件基础上,处理实

际电镀废水,水质如下:pH值为5,Ni2+浓度为45 mg/L,Cd2+浓度为12 mg/L,金鱼在未处理废水中仅能存活1 d。而经过氢氧化镁处理以后,重金属含量降低达到排放要求,金鱼在其中存活时间大幅度延长,存活2星期,为保护渔业水体免受重金属污染提供可行途径。

1．2烟气脱硫

采用镁质物料脱硫，最早始于日本，现已成为国际上共同关心和研究的问题。大气污染主要来自燃烧所产生的废气。大部分废气特别是燃煤所产生的废气中含有大量的二氧化硫。自20世纪80年代以来，氢氧化镁料浆状产品在烟气脱硫中崭露头角。这是因为，与其它方法相比，采用氢氧化镁进行脱硫具有效率高、操作方便、工艺过程较为简单、副产品可以回收利用以及有较高的经济效益等优点。此外，氢氧化镁在重金属脱除、土壤酸化处理等方面也有应用。总之，随着科技的不断进步和人们生活水平的不断提高，对环境的改善也提出了越来越高的要求，治污手段应该着眼于高起点、高技术含量来进行。这势必给氢氧化镁在环境保护领域的应用提供更多的机会。

1．3 在阻燃剂方面的应用2

目前实际应用的阻燃剂主要有卤系、有机磷系及无机类的锑系、铝系、镁系、硼系、钼系等。其中，卤系&主要是溴系)阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。使用有机阻燃剂的合成材料，在燃烧时会散发出有毒的气体和浓烟，危胁着人类生命和财产的安全。而且，有机阻燃剂生产过程难以控制，废弃物易给环境造成污染，生产成本高，价格高。氢氧化镁是无卤阻燃剂，受热分解产生水，同时吸收热量，并且分解后无腐蚀性和有害性的物质产生，不仅能降低所填充材料的温度，而且对环境不造成污染，可以广泛地应用于聚丙烯、聚氯乙烯及不饱和树脂等高分子材料的阻燃与消烟。

氢氧化镁作为无机阻燃剂的优势主要表现在：（1）具有非常好的抑烟作用，其消烟能力优于氢氧化铝。实验表明，氢氧化镁的添加量达9%时就有明显的抑烟作用，其最大相对烟密度由2556降至375。（2）不产生有害气体，不影响树脂电气绝缘性，属于绿色产品。其无毒性表现在制备、使用过程中和废弃物的处理上。制备过程中无有害物质排放，而且主要原料可以利用制盐母液或其制品———光卤石，实现制盐母液的综合利用，同时带动海洋资源的综合利用，解决晒盐苦卤的零排放问题，使其污染问题得以彻底解决。氢氧化镁阻燃剂的分解产物为氧化镁，它本身无毒，还能中和燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体（如二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳等）。（3）热分解温度为330℃，，比氢氧化铝高出100℃，使得添加氢氧化镁的塑料能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，其分解能(1.37kJ/g)，比氢氧化铝的分解能（1.17kJ/g）高，且热容也高17%，有助于提高阻燃效率。(4)粒度比氢氧化铝小，对设备的磨耗小，有利于延长加工设备的使用寿命。(5)原料易得，成本低，市场竞争能力强。随着我国工业的进一步发展，对氢氧化镁的需求量将会越来越大。

另外，将镁系阻燃剂与磷系(包括卤－磷系)、硼系、硅系等阻燃剂进行复合，制备出的含镁双效阻燃剂，会具有更优异的阻燃性能。因此，研制具有特殊形貌的磷酸镁、硼酸镁、硅酸镁等双效阻燃剂，发挥镁和磷、硅、硼的协同阻燃性能，也就成为一大研究热点。这类阻燃剂在有机树脂中的相容性更好，阻燃效果更佳，更容易添加在塑料、化纤等材料中。

2 氢氧化镁的特性

氢氧化镁的极性很强，其晶体在(101)方向有微观内应变，晶体表面带有正电荷、具有亲水性，和亲油性的聚合物分子的亲和力欠佳，晶粒趋向于二次凝聚;同时，氢氧化镁与聚合物的界面产生空隙，导致分散性很差。

普通氢氧化镁多为六方晶形或无定形晶体，X-衍射在(101)方位晶粒尺寸<7×10-8m，比表面积大，一般在20～100m2/g，因而氢氧化镁晶粒间有很强的凝聚成团性。晶粒趋向于