中國粉體網(wǎng)訊 近年來(lái)，高聚物引發(fā)的火災事故引起了社會(huì )各界的高度重視，阻燃型高聚物的研發(fā)成為熱點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上使用的有機類(lèi)阻燃劑有發(fā)煙量大、煙氣有毒等危害受到了歐洲、美國、日本及我國的法律**，因此，無(wú)機類(lèi)阻燃劑獲得了極大的關(guān)注。
氫氧化鎂阻燃劑分解溫度高(340℃～450℃)，熱分解產(chǎn)物為MgO和H2O，不釋放任何有毒有害物質(zhì)，對環(huán)境和人類(lèi)健康沒(méi)有任何危害，因此，氫氧化鎂阻燃劑成為目前最受關(guān)注的無(wú)機類(lèi)阻燃劑之一，具有廣闊的應用前景。
氫氧化鎂
氫氧化鎂的阻燃機理
氫氧化鎂具有特殊的層狀結構，使其呈現優(yōu)良的觸變性和低表面能，對塑料起良好的阻燃、消煙等作用。氫氧化鎂在340℃開(kāi)始受熱分解為氧化鎂和水，完全分解時(shí)溫度可高達490℃，分解時(shí)吸收大量熱能。具體阻燃機理為：
（1）氫氧化鎂具有較大熱容，在受熱分解時(shí)吸收大量的熱量，同時(shí)釋放出大量水蒸氣，不僅降低了材料表面的溫度，而且可以減少可燃性小分子物質(zhì)的生成。
（2）受熱分解產(chǎn)生大量水蒸氣還可覆蓋材料表面，降低燃燒面空氣中氧濃度，從而妨礙材料的燃燒。
（3）氫氧化鎂受熱分解生成的氧化鎂是一種良好的耐火材料，其不僅能夠覆蓋在材料表面，還能夠促進(jìn)聚合物材料炭化，形成炭化層阻擋熱量和空氣進(jìn)入，從而有效阻止燃燒。
（4）氫氧化鎂具有氧化還原反應催化劑作用，能夠促進(jìn)燃燒過(guò)程中CO轉化為CO2；分解產(chǎn)生的氧化鎂可中和燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的SO2、CO2及NO2等，從而減少有毒有害氣體的釋放。
氫氧化鎂阻燃劑的制備
1、物理粉碎法
物理粉碎法是采用機械或者超聲的方法將天然礦物（多為水鎂石）進(jìn)行粉碎和超細粉碎，得到所需粒度范圍內氫氧化鎂的方法。采用物理粉碎法制備氫氧化鎂雖然工藝簡(jiǎn)單、成本較低，但是制備的氫氧化鎂純度較低、粒度分布不均，通常需要采用特殊研磨方式或在研磨過(guò)程中添加助磨劑（或分散劑）獲得品質(zhì)較高的氫氧化鎂。因此其在工業(yè)上的應用和發(fā)展受到較大**。
2、化學(xué)固相法
固相法制備氫氧化鎂是將固態(tài)的金屬鹽和金屬氫氧化物按照一定的比例混合，經(jīng)過(guò)研磨和煅燒，發(fā)生固相反應從而得到氫氧化鎂產(chǎn)物的過(guò)程。該方法具有工藝簡(jiǎn)單、成本較低等特點(diǎn)，但也存在產(chǎn)品純度較低、易團聚、分散性能較差等**，在實(shí)際大規模工業(yè)化生產(chǎn)中應用較少。
3、化學(xué)氣相法
氣相法制備氫氧化鎂是以氨氣作為沉淀劑，將氨氣直接通入含有Mg2+的溶液中制備氫氧化鎂。以氣相法制備氫氧化鎂，其品質(zhì)受氨氣流量、攪拌強度及反應溫度等因素的影響。通過(guò)氣相法制備氫氧化鎂阻燃劑過(guò)程中因氨濃度穩定，制得的產(chǎn)品具有純度高、粒徑均勻和分散性能較好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)通入氨氣過(guò)程中不引入水分，得到的氫氧化鎂漿濃度高，生產(chǎn)過(guò)程中占地面積小，單位設備產(chǎn)率較高，但是對設備和技術(shù)的要求較高，也容易產(chǎn)生氨氣擴散污染環(huán)境的問(wèn)題。
4、化學(xué)液相法
液相法制備氫氧化鎂是以鎂鹽為主要原料，將其與含氫氧根離子(OH-)的堿性物質(zhì)進(jìn)行反應，生成氫氧化鎂沉淀，再經(jīng)洗滌、干燥等得到制品。液相法可分為直接沉淀法、溶劑熱及水熱法、沉淀-共沸蒸餾法、超聲化學(xué)法及微波輔助法等。
（1）直接沉淀法
直接沉淀法也稱(chēng)為堿法，是將鎂溶液直接與堿性沉淀劑或者沉淀劑前驅物反應生成氫氧化鎂的方法，根據沉淀劑種類(lèi)的不同可分為石灰法、氨法、****法和氫氧化鈣法等。直接沉淀法簡(jiǎn)單易行，對設備和技術(shù)要求較低且不易產(chǎn)生雜質(zhì)，但其反應條件影響最終產(chǎn)品性能，氫氧化鎂制備原料濃度、反應過(guò)程、反應時(shí)間、溫度、攪拌速率等都是當前研究的重點(diǎn)。
（2）溶劑熱及水熱法
溶劑熱及水熱法是一種易于控制氫氧化鎂尺寸和分散度的化學(xué)合成法。該方法在高溫高壓下使氫氧化鎂性質(zhì)改變，原料中鎂鹽與堿性物質(zhì)進(jìn)行充分反應和結晶，形成顆粒更均勻、分散性更高的氫氧化鎂。當前對溶劑熱及水熱法的研究主要集中于提高氫氧化鎂產(chǎn)品的性能，如添加不同類(lèi)型有機物溶劑或添加劑、合理調整化學(xué)反應時(shí)間、反應溫度等。
（3）沉淀-共沸蒸餾法
沉淀-共沸蒸餾法可以改善常規制備氫氧化鎂的過(guò)程中的團聚現象。原理是一般沉淀物顆粒之間充滿(mǎn)水分子，直接干燥容易導致顆粒在毛細管壓力作用下產(chǎn)生硬團聚，共沸蒸餾法通過(guò)利用醇類(lèi)等有機物和水在一定溫度下形成共沸物，從而將氫氧化鎂膠體中的水分脫除掉，進(jìn)而改善其分散性，獲得分散性能良好的產(chǎn)物。
（4）超聲化學(xué)法和微波輔助法-
超聲化學(xué)法與微波輔助法都屬于新型氫氧化鎂阻燃劑制備工藝，其中超聲化學(xué)法是在極限條件下引發(fā)的化學(xué)反應，主要靠***引發(fā)微泡的形成和坍塌，使其在高溫高壓下產(chǎn)生活性位點(diǎn)，從而增強化學(xué)反應速率，確保氫氧化鎂顆粒形貌更均勻、統一。該方法的研究主要側重于對***功率、產(chǎn)品性能等方面，可強化超聲化學(xué)法制備氫氧化鎂阻燃劑的綜合優(yōu)勢。超聲化學(xué)法無(wú)須進(jìn)行反應過(guò)程的壓力控制，綜合反應速度更快，反應溫度相對較低，過(guò)程控制更具優(yōu)勢。
采用微波技術(shù)制備氫氧化鎂，能量消耗相對較少，且不會(huì )對環(huán)境造成嚴重污染。同時(shí)微波輔助法以加熱形式能夠有效縮短氫氧化鎂化學(xué)反應時(shí)間，讓樣品溶液內部形成更為均勻的高溫狀態(tài)。微波輔助法可以與水熱法等進(jìn)行融合使用，進(jìn)一步探索氫氧化鎂阻燃劑制備的新型方式和深層應用價(jià)值。
氫氧化鎂阻燃材料應用要求
作為阻燃劑的氫氧化鎂有以下幾方面的要求：
（1）必須具有極高的純度(Mg(OH)2＞93%)，純度高的氫氧化鎂不僅阻燃性能高，而且可以減少其在材料中的添加量。
（2）粒度小，用微納米級氫氧化鎂制備的復合材料在各方面的性能（包括阻燃效果，消煙和力學(xué)性能等）都遠遠優(yōu)于微米級的氫氧化鎂。
（3）表面極性低，氫氧化鎂表面極性降低時(shí)，團聚程度就會(huì )降低，分散性和相容性增加，作為阻燃材料添加到聚合物中才能與聚合物具有較好的相容性，降低對材料力學(xué)性能的影響。
氫氧化鎂阻燃材料改性原因
目前，市場(chǎng)上生產(chǎn)的氫氧化鎂阻燃劑大多是微米級(d＞5μm)，粒徑分布寬，在應用中需大量填充；另外制備的氫氧化鎂產(chǎn)品易團聚、疏水性強、與高分子聚合物不兼容。實(shí)際應用中氫氧化鎂對高分子聚合物材料的力學(xué)性能造成了嚴重的損害，極大地**了氫氧化鎂阻燃劑的應用。
通過(guò)一定的物理化學(xué)方法獲得表面極性低、親水性強、粒徑小且分布窄、能夠較好地與高分子聚合物兼容的氫氧化鎂阻燃劑成為了當前科技工作者研究的熱點(diǎn)。
一方面，使用有機**團對氫氧化鎂表面改性能夠降低氫氧化鎂表面的極性，提高其與高分子聚合物的兼容性；微納米級的超細氫氧化鎂填充量低，使用其制備的復合材料性能良好。
另一方面，同樣質(zhì)量微納米級的氫氧化鎂阻燃性能比微米級氫氧化鎂高幾倍，且對聚合物高分子材料性能影響也較低。極性低的微納米級氫氧化鎂能夠在高分子聚合物材料中均勻分散，使得整個(gè)材料的阻燃性能、力學(xué)性能保持一致。因此，針對氫氧化鎂阻燃劑的表面改性和超細化能夠解決氫氧化鎂阻燃劑應用中存在的缺點(diǎn)。
氫氧化鎂表面改性研究
氫氧化鎂作為高分子聚合物的阻燃劑，最重要的是要與高分子聚合物良好兼容，實(shí)現均勻分散，最終達到阻燃的目的。使用特定化合物對氫氧化鎂表面改性可以降低氫氧化鎂的表面極性，使其表**有疏水性，改善氫氧化鎂與聚合物的相容性。
氫氧化鎂表面化學(xué)改性是利用化學(xué)法將有機分子中的**團或無(wú)機凝膠分子在氫氧化**體表面進(jìn)行選擇性吸附或特定吸附或發(fā)生化學(xué)反應，從而對顆粒表面進(jìn)行包覆，使顆粒表面有機化或改變極性，最終實(shí)現表面改性。常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑和高級脂肪酸及其衍生物等。
氫氧化鎂物理改性通常有表面高能改性和表面包覆改性。表面高能改性主要通過(guò)輻射等方法對Mg(OH)2進(jìn)行改性，改變Mg(OH)2的表面活性。改性過(guò)程不涉及化學(xué)反應。表面包覆改性主要是通過(guò)分散劑對Mg(OH)2進(jìn)行改性。
超細化氫氧化鎂研究
超細化是增強氫氧化鎂與聚合物兼容性、降低填充量有效的方法之一。制備工藝對氫氧化鎂最終形貌的粒徑大小、粒徑分布、形貌等物理化學(xué)性質(zhì)具有決定性的影響，通過(guò)改變制備工藝是獲得超細級氫氧化鎂最有效的方法。
溶劑熱和水熱法、微波輔助法和***化學(xué)法在制備微納米級的材料方面已得到了大量的驗證，在制備超細級氫氧化鎂阻燃劑材料方面也有了一些研究報道。