氫氧化鎂阻燃劑

1、氫 氧 化 鎂 阻 燃 劑簡介氫氧化鎂簡稱MH分子式Mg(OH)2分子量重58.33.白色粉末，相對密 度2.39。折射率1.561-1.581。在300c以下穩(wěn)定，320c開始分解，生成氧 化鎂和水，430c時(shí)分解速度最快，490 c時(shí)分解完結(jié)。溶于烯酸和鏤鹽溶液， 不溶于水、乙醇。氫氧化鎂不僅有阻燃作用，還有一眼功能，無毒、無腐蝕 性，多種性能優(yōu)于氫氧化鋁，安全廉價(jià)，屬于環(huán)保型無機(jī)阻燃劑。 阻燃機(jī)理氫氧化鎂在受熱時(shí)(340-490度)發(fā)生分解吸收燃燒物表面熱量到 阻燃作用；同時(shí)釋放出大量水分稀釋燃物表面的氧氣，分解生成的活性 氧化鎂附著于可燃物表面又進(jìn)一步阻止了燃燒的進(jìn)行。氫氧化鎂在整個(gè)

2、阻燃過程中不但沒有任何有害物質(zhì)產(chǎn)生，而且其分解的產(chǎn)物在阻燃的同 時(shí)還能夠大量吸收橡膠、塑料等高分子燃燒所產(chǎn)生的有害氣體和煙霧， 活性氧化鎂不斷吸收未完全燃燒的熔化殘留物，從使燃燒很快停止的同 時(shí)消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環(huán)保型無機(jī)阻燃劑。分類阻燃劑按化學(xué)成份可以分為有機(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃兩大類。有機(jī)阻燃劑又分為磷系和鹵系兩個(gè)系列。由于有機(jī)阻燃劑存在著分解產(chǎn)物毒性大、煙霧大等缺點(diǎn)，正逐步被無機(jī)阻燃劑所替代。無機(jī)阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化錫、氧化 錫、氧化鋁、鋁酸鏤、硼酸鋅等，其中以氫氧化鋁和氫氧化鎂因分解吸 熱量大，并產(chǎn)生 H2O可起到隔絕空氣作用，具分解后氧化物又是耐高

3、溫物質(zhì)，故二種阻燃劑不僅可起到阻燃作用，而且可以起到填充作用，它所具有不產(chǎn)生腐蝕性鹵氣及有害氣體、不揮發(fā)、效果持久、無毒、無煙、 不滴等特點(diǎn)?；钚詺溲趸V：活性氫氧化鎂阻燃劑，廣泛應(yīng)用于橡膠、化工、建材、塑料（聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡膠）及電子、不飽和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中，特別是對礦用導(dǎo)風(fēng)筒涂覆布、PVC整芯運(yùn)輸帶、阻燃膠板、蓬布、 PVC電線電纜料、礦用電纜護(hù)套、電纜 附件的阻燃、消煙抗靜電，可代替氫氧化鋁，具有優(yōu)良的阻燃效果。種類間比較目前國內(nèi)氫氧化鋁用量較多，但隨著高聚物加工溫度的提高，氫氧化鋁易分解，降低阻燃作用，氫氧化鎂較氫氧化鋁具有如下優(yōu)點(diǎn)：氫氧化鎂熱分解溫度

4、達(dá) 330 C,比氫氧化鋁高100 C,故有利于 塑料加工溫度的提高，加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間；氫氧化鎂與酸的中和能力強(qiáng)，可較快地中和塑料燃燒過程產(chǎn)生的酸性氣體 SO2 NOx CO2等；氫氧化鎂分解能高，有利于吸收燃燒熱，提高阻燃效率；氫氧化鎂抑煙能力強(qiáng)、硬度小，對設(shè)備摩擦小，有助于延長生 產(chǎn)設(shè)備壽命。氫氧化鎂阻燃劑的改性研究氫氧化鎂阻燃劑的阻燃效果很低 ，單獨(dú)使用時(shí)添加量需要在 50隊(duì)上時(shí)才具有較女?的阻燃效果 ，但 這樣影響了聚合物材料的加工性能和物理力學(xué)性能。 為此，人們常對氫氧化鎂進(jìn)行表面處理 ，并與其他 阻燃劑混合使用，組成復(fù)合的阻燃體系，減少氫氧化鎂用量，提高阻燃效果。1.1

5、表面改性氫氧化鎂是一種極性很強(qiáng)的無機(jī)化合物 , 其晶體在方向有微觀內(nèi)應(yīng)變, 晶體表面帶有正電荷、 具有親水性 , 和親油性的聚合物分子的親和力欠, 晶粒趨向于二次凝聚; 同時(shí) , 氫氧化鎂與聚合物的界面產(chǎn)生空隙 , 導(dǎo)致分散性很差。 為了改善氫氧化鎂與聚合物間的粘結(jié)力和界面親和性 , 采用表面改性劑對其進(jìn)行表面處理是最為行之有效的方法之一。 氫氧化鎂阻燃劑常用的表面改性劑是偶聯(lián)劑和陰離子表面活性劑。1-1-1偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的低分子有機(jī)硅化合物 , 對改善聚合物材料的強(qiáng)度和耐熱性的效果較為突出 , 常用來處理纖維狀或其它縱橫比較大的填料; 鈦酸酯偶聯(lián)劑能賦予聚合物材料較好的綜

6、合性能 , 即加工溫度下良好的流動(dòng)性和使用溫度下兼具高的強(qiáng)度和韌性, 其中對改善抗沖擊性能較為顯著 , 一般處理氫氧化鎂的均為單烷氧基鈦酸酯。 研究表明 , 用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑表面處理的氫氧化鎂填充聚丙烯材料 , 其彎曲模量分別比未改性時(shí)提高了100%和 70%。112陰離子表面活性劑主要是高級(jí)脂肪酸及其衍生物 , 活性劑分子的親水基與親油基分別與氫氧化鎂和聚合物材料發(fā)生相互作用 , 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理吸附, 加強(qiáng)了兩者之間的有機(jī)聯(lián)系 , 提高了氫氧化鎂在聚合物材料中的相容性和分散性, 從而改善材料的力學(xué)性能。上述的表面改性劑不僅可以單獨(dú)使用 , 也可以復(fù)配使用。日本曾有專利報(bào)道 ,

7、將硅烷偶聯(lián)劑與硬酯酸鈣、油酸鎂混合在一起 , 對氫氧化鎂進(jìn)行表面改性處理, 既達(dá)到改善氫氧化鎂表面性能的目的 , 又能在聚合物材料燃燒時(shí)形成良好的碳化結(jié)構(gòu), 進(jìn)一步提高了材料的阻燃及機(jī)械力學(xué)性能。1.2 與其他阻燃劑組成復(fù)合阻燃體系氫氧化鎂除可以單獨(dú)填充聚合物材料外, 還可以和其他阻燃劑如紅磷、氫氧化鋁、鹵系阻燃劑等復(fù)合使用。少量增效劑的添加可以降低氫氧化鎂的填充量, 顯著地改善材料的阻燃及機(jī)械性能。1.2.1 與氫氧化鋁的協(xié)同效應(yīng)氫氧化鋁的分解溫度比氫氧化鎂低100 , 將兩者并用可以在 235455范圍內(nèi)均存在脫水吸熱反應(yīng) , 可以在較寬范圍內(nèi)抑制高分子材料的燃燒。 是氫氧化鎂和氫氧化鋁總

8、含量為 50 份時(shí)與高密度聚乙烯共混料的差熱分析數(shù)據(jù)。Mg(OH)2及Al(OH)3填充HDPEM指數(shù)變化圖表明氫氧化鎂和氫氧化鋁各自的氧指數(shù) OI為26、28,當(dāng)Mg(OH)2： Al(OH)3為30 ： 20和40 ： 10時(shí)?？蛇_(dá)30,表明兩者有明顯協(xié)同作用。還有一些文獻(xiàn)報(bào)道，氫氧化鎂與氫氧化鋁在聚合物中添加量達(dá)到1 ： 1時(shí)，阻燃協(xié)同效應(yīng)最佳。1.2.2 與紅磷的協(xié)同效應(yīng)紅磷可以作為阻燃劑單獨(dú)使用 , 燃燒時(shí)先被氧化成磷酸非燃性液態(tài)膜, 進(jìn)而脫水生成聚偏磷酸, 聚偏磷酸是很強(qiáng)的脫水劑 , 在高溫下使聚合物表面形成碳化層, 起到阻燃作用。 但紅磷本身可燃且吸濕性很強(qiáng) , 單獨(dú)使用效果不理

9、想 , 限制了其在聚合物中的大量添加。然而它卻是很好的阻燃增效劑 , 研究發(fā)現(xiàn) , 在氫氧化鎂或氫氧化鋁阻燃的聚合物材料中添加少量紅磷, 可以顯著增強(qiáng)聚合物的熱穩(wěn)定性, 提高阻燃性能 , 產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。 郭錫坤等認(rèn)為 , 產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的機(jī)理是由于氫氧化鎂和氫氧化鋁在高溫下脫水 , 有利于促進(jìn)紅磷充分轉(zhuǎn)化為磷酸和聚偏磷酸, 而聚偏磷酸的強(qiáng)烈脫水作用又促使氫氧化鎂和氫氧化鋁的脫水反應(yīng)進(jìn)行得更徹底。通過相互促進(jìn) , 使三者自身的作用能更充分發(fā)揮, 從而增強(qiáng)了脫水吸熱、成炭結(jié)焦隔氧隔熱等阻燃作用 , 體現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。1.2.3 與鹵系阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)鹵系阻燃劑具有很強(qiáng)的阻燃性能, 但其燃燒時(shí)發(fā)煙量大一

10、直是難以解決的缺點(diǎn)。氫氧化鎂具有很好的抑煙效果, 因此人們對二者的復(fù)合使用進(jìn)行了較多研究。崔永巖等研究了在含溴銻阻燃劑的聚丙烯中添加不同份量的氫氧化鎂對材料氧指數(shù)的影響, 認(rèn)為在低添加量時(shí)產(chǎn)生干擾作用 , 高添加量時(shí)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。生產(chǎn)廠家深圳市宏泰基實(shí)業(yè)有限公司是一家致力于環(huán)保型阻燃劑研發(fā)、 生產(chǎn)和銷售為一體的專業(yè)廠商。公司成立于 2004年，廠房占地面積約 3000 多平米，車間環(huán)境安靜衛(wèi)生，設(shè)備先進(jìn)齊全，公司現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)人員 12 人，一線工人五六十人。宏泰基實(shí)業(yè)將樹立兢兢業(yè)業(yè)、銳意進(jìn)取的企業(yè)精神，一步一個(gè)腳印的穩(wěn)步發(fā)展。宏泰基在環(huán)保阻燃劑方面已取得了一定成績，擁有自主開發(fā)的改性氫氧化鎂、

11、改性氫氧化鋁、微膠囊紅磷、改性硼酸鋅、無鹵阻燃劑、高效化學(xué)改性阻燃劑等一批環(huán)保型阻燃劑。產(chǎn)品在實(shí)踐中不斷成熟，銳意使自己的產(chǎn)品符合國際環(huán)保要求： 歐盟ROHSf令 索尼SS-00259標(biāo)準(zhǔn)。 氫氧化鎂、氫氧化鋁等阻燃劑產(chǎn)品獲得了廣大客戶的一致認(rèn)可。蘇州市博洋化學(xué)品有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的專業(yè)化 學(xué)品企業(yè)。公司主要從事光伏太陽能及半導(dǎo)體行業(yè)電子化學(xué)品、水處理化學(xué) 品、化工原料.丹東天賜阻燃材料科技有限公司有關(guān)氫氧化鎂的產(chǎn)品：高純氫氧化鎂、 氫氧化鎂氫氧化鎂水處理、氫氧化鎂脫硫劑、氫氧化鎂阻燃劑。深圳市錦龍（昊）輝實(shí)業(yè)有限公司遼陽富達(dá)化公司（南海辦）上海城銳工貿(mào)易公司等公司都是生產(chǎn)

12、氫氧化鎂產(chǎn)品的公司。國外牌號(hào)有 MagShield M,S（美國）、FR-20（以色列）。價(jià)格氫氧化鎂是目前正推廣的無公害無機(jī)阻燃劑，它在生產(chǎn)、使用和廢棄 過程中均無有害物質(zhì)排放，不影響是指電氣絕緣性，而且還能中和燃燒過程 中產(chǎn)生的酸性與腐蝕性氣體，是一種環(huán)境保護(hù)型綠色阻燃劑。氫氧化鎂是無 鹵阻燃劑系列產(chǎn)品中最便宜的阻燃劑，其原理是在340度時(shí)釋放出結(jié)晶水一直到490度，溫度再高溶解，氫氧化鎂具有消煙 阻燃環(huán)保等特性，就是單 獨(dú)使用添加量大，現(xiàn)在2500元左右一噸。歷史與前景展望氫氧化鎂作為阻燃劑正式投入工業(yè)化生產(chǎn)始于1978年,之后，關(guān)于氫氧化鎂的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究日趨繁榮、不斷深入，幾乎歷

13、次國際阻燃學(xué)術(shù)研討會(huì)上都有這方面的內(nèi)容。美國是世界上氫氧化鎂產(chǎn)量最大的國家，據(jù)Walter的分析,1997年美國氫氧化鎂的產(chǎn)量達(dá)到37萬t,其中作為阻燃劑使 用的氫氧化鎂總量為1.52.0萬t。目前的年增長率為8%,隨著阻燃劑無鹵化趨勢的發(fā)展, 預(yù)計(jì)到 2005年, 年增長率會(huì)達(dá)到10%15%。 日本是氫氧化鎂阻燃劑工業(yè)化生產(chǎn)最早的國家,1975 年協(xié)和公司成功研制了特殊大晶粒、低表面積的氫氧化鎂阻燃劑 , 隨后三菱公司又將氫氧化鎂與聚丙烯制成阻燃復(fù)合材料投放市場。 目前日本氫氧化鎂的生產(chǎn)廠家已超過10 家 , 生產(chǎn)能力達(dá)到 50萬t,其中用于阻燃劑的氫氧化鎂超過2.4萬t,且以10%12的年

14、增長率在增長。歐洲阻燃劑的消耗量1995年為26萬t,無機(jī)阻燃劑氫氧化鎂和氫氧化鋁占統(tǒng)治地位, 約占48%。其中氫氧化鎂仍呈增長勢頭, 到 2000 年增長率約為6%8%。我國氫氧化鎂阻燃劑的開發(fā)應(yīng)用起步較晚,80 年代以來 , 有杭州化工研究所、江蘇海水綜合利用研究所等對其制造工藝和應(yīng)用進(jìn)行了研究。目前的生產(chǎn)廠家很多 , 年實(shí)際總產(chǎn)量已達(dá)到 1000 萬 t 。而我國生產(chǎn)氫氧化鎂的資源種類和來源上與日本相比具有無可爭議的優(yōu)勢, 與美國相比也不相上下,在青海鹽湖蘊(yùn)藏著MgCl232億t、MgSO41fc t,還有豐富的鹵水資源，山東濰 坊也蘊(yùn)含著大量的鹵水資源，并且濰坊作為中國的阻燃基地，在氫氧化鎂這個(gè)產(chǎn)品中具有較為成熟的技術(shù)資源， 尤以濰坊海魯鎂業(yè)、 濰坊化工廠等廠家。這些條件對發(fā)展氫氧化鎂阻燃劑都是十分有利的。隨著氫氧化鎂阻燃劑研究的深入和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大， 氫氧化鎂阻燃劑的今后發(fā)展趨勢應(yīng)向以下幾個(gè)方面。1. 簡化氫氧化鎂制備工藝，減少水鎂礦粉碎的能