纤维状氢氧化镁阻燃剂的研究进展

王薇 (潍坊科技学院化工与环境学院 山东262700)

近些年以来，在国内，氢氧化镁是一种新的无机阻燃剂，这种阻燃剂的特点是原料丰富、价格低廉、无腐蚀性、抑烟、无毒，热稳定性好和温度高，是一种环保型绿色阻燃剂，因此引起广泛关注。纤维状氢氧化镁是指长径比在15以上的结晶氢氧化镁，是目前研究最深入、最广泛的氢氧化镁阻燃剂之一，它既具有氢氧化镁的共性，又具有自身的特性，受到研究者的广泛关注。本文主要论述了纤维状氢氧化镁的性质与结构，改性和合成。

一、性质与结构

氢氧化镁在进行受热分解的过程中，水分被大量地释放出来，与此同时，也将大量的潜热加以吸收，这使得树脂在火焰当中的温度大大地降低，它能够避免可燃性气体的产生与高聚物的分解。其中，在分解之后所产生的氧化镁的耐火性是非常好的，可以使得树脂的抗火焰性能增强，并且氢氧化镁的热分解能够到340℃，因此，它具有非常强的阻燃性能。普通的氢氧化镁大部分是无定型颗粒或者是六方晶形的，在晶粒之间的凝聚成团性是非常强的，二次凝聚是它的趋向，所以在树脂当中具有非常差的分散性，在应用它填充阻燃剂的时候，能够大大地影响材料的机械强度与物理性能。纤维状氢氧化镁没有晶粒界，长径较大，缺陷数比多晶小，在进行结晶的过程中能够使得一定高度的原子排列结构形成，如果容纳不了，就能够使得强度的结构缺陷削弱，比如结构不完整、位错和空洞等，进而使得基本的晶体形成。因为它具有相对完整的晶体结构，较少存在缺陷，所以它的模量与强度都跟晶体的理论值是接近的，这是普通的材料所远远不能及的。在高分子材料当中进行添加的时候，不但具备阻燃的效果，而且还可以使得材料的机械性能得以改善，具备很好的补强效果，可以使得制件的外观美化，能够在高分子材料当中普遍地应用。

二、表面改性法

主要有两种表面改性的处理法，也就是湿法与干法。湿法指的是把纤维状氢氧化镁跟适量的去离子水与表面改性剂，在反应器当中加入，随后对处理时间、搅拌速率、温度进行控制，以使处理的效果得以保障。在处理完之后，进行过滤和洗涤。最后在一定的温度之下进行干燥，从而将纤维状氢氧化镁阻燃剂制得。在水当中，具有较强稳定性的表面改性剂，比如阴离子表面活性剂，通常都使用湿法。干法指的是使用一定的溶剂稀释改性剂之后，在氢氧化镁粉末上进行喷淋，在捏合机当中，对处理时间与温度进行一定的控制，以确保改性的效果。对于一些不能够耐水的表面改性剂，比如绝大部分的偶联剂，仅仅可以在溶解稀释在惰性有机溶剂当中，通常都使用干法。稀释偶联剂，能够确保在氢氧化镁表面分散偶联剂。通常使用石油醚，二甲苯和甲苯等惰性溶剂。

三、合成法

1、水热法与溶剂热法

第一，水热法。水热法的溶剂是水，在相应的温度（在超临界温度与水沸点间，100℃～373℃）与压力下，实施化学反应。跟常压常温比较，水热状态物质的化学和物理特性发生了不小的改变，不但能够使得新的化学反应产生，而且也能够大大地提高反应速度。在水热状态下对粒子的生长速度进行控制，能够制得大小，结构和形貌都可控的产物。

第二，溶剂热法。溶剂热法跟水热法的原理是相近的，它能够以有机溶剂取代水，这使得水热法的使用范围大大地拓宽。有机溶剂的作用是充当矿化剂，媒介与传递压力。与此同时，有机溶剂自身的一些特点，比如热稳定性和配位综合性能等，这使得人们以动力学、热力学的角度去看待晶体生长的特点和化学反应的实质。

2、沉淀法

第一，直接沉淀法。直接沉淀法指的是将沉淀剂加入到Mg2+的溶液当中，在溶液当中析出所产生的沉淀。主要有CO(NH2)2，氨水和氢氧化钠这些沉淀剂。

第二，沉淀转化法。沉淀转化法指的是结合化合物间不一样的溶解度，通过改变表面活性剂的用量，转化温度和沉淀转化剂浓度等避免颗粒之间的团聚和颗粒的生长。

第三，反向沉淀法。反向沉淀法指的是在合成的时候将沉淀剂添加到含有镁离子的溶液当中。这样就不需要再通过等电点区间，让所产生的沉淀微粒的电荷是一样的，这就使得沉淀微粒之间不再凝聚。

四、展望

我国优质菱镁矿和水镁石矿产资源储量很大，拥有丰富的镁资源，研制附加值高、性能优良的纤维状氢氧化镁阻燃剂，是未来阻燃剂更新换代的客观需求。但由于纤维状氢氧化镁生产工艺复杂，成本高，对生产设备要求严格，所以不能广泛地进行工业化生产。结合我国国情和资源占有情况，今后有如下工作需要开展：纤维状氢氧化镁的制备方法及制备过程中反应机理、结晶动力学、热力学等基础理论研究；纤维状氢氧化镁表面改性技术研究及新型表面改性剂的开发；作为阻燃剂应用于不同高分子材料中的阻燃性能及机械力学性能研究。纤维状氢氧化镁的制备、表面改性、应用等一系列工作若取得成功，将极大推动阻燃剂领域的发展，必将开辟一个绿色环保无机阻燃剂新时代。

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