纖維狀氫氧化鎂阻燃劑的研究進展

王薇 (濰坊科技學院化工與環境學院 山東262700)

近些年以來，在國內，氫氧化鎂是一種新的無機阻燃劑，這種阻燃劑的特點是原料豐富、價格低廉、無腐蝕性、抑煙、無毒，熱穩定性好和溫度高，是一種環保型綠色阻燃劑，因此引起廣泛關注。纖維狀氫氧化鎂是指長徑比在15以上的結晶氫氧化鎂，是目前研究最深入、最廣泛的氫氧化鎂阻燃劑之一，它既具有氫氧化鎂的共性，又具有自身的特性，受到研究者的廣泛關注。本文主要論述了纖維狀氫氧化鎂的性質與結構，改性和合成。

一、性質與結構

氫氧化鎂在進行受熱分解的過程中，水分被大量地釋放出來，與此同時，也將大量的潛熱加以吸收，這使得樹脂在火焰當中的溫度大大地降低，它能夠避免可燃性氣體的產生與高聚物的分解。其中，在分解之后所產生的氧化鎂的耐火性是非常好的，可以使得樹脂的抗火焰性能增強，并且氫氧化鎂的熱分解能夠到340℃，因此，它具有非常強的阻燃性能。普通的氫氧化鎂大部分是無定型顆粒或者是六方晶形的，在晶粒之間的凝聚成團性是非常強的，二次凝聚是它的趨向，所以在樹脂當中具有非常差的分散性，在應用它填充阻燃劑的時候，能夠大大地影響材料的機械強度與物理性能。纖維狀氫氧化鎂沒有晶粒界，長徑較大，缺陷數比多晶小，在進行結晶的過程中能夠使得一定高度的原子排列結構形成，如果容納不了，就能夠使得強度的結構缺陷削弱，比如結構不完整、位錯和空洞等，進而使得基本的晶體形成。因為它具有相對完整的晶體結構，較少存在缺陷，所以它的模量與強度都跟晶體的理論值是接近的，這是普通的材料所遠遠不能及的。在高分子材料當中進行添加的時候，不但具備阻燃的效果，而且還可以使得材料的機械性能得以改善，具備很好的補強效果，可以使得制件的外觀美化，能夠在高分子材料當中普遍地應用。

二、表面改性法

主要有兩種表面改性的處理法，也就是濕法與干法。濕法指的是把纖維狀氫氧化鎂跟適量的去離子水與表面改性劑，在反應器當中加入，隨后對處理時間、攪拌速率、溫度進行控制，以使處理的效果得以保障。在處理完之后，進行過濾和洗滌。最后在一定的溫度之下進行干燥，從而將纖維狀氫氧化鎂阻燃劑制得。在水當中，具有較強穩定性的表面改性劑，比如陰離子表面活性劑，通常都使用濕法。干法指的是使用一定的溶劑稀釋改性劑之后，在氫氧化鎂粉末上進行噴淋，在捏合機當中，對處理時間與溫度進行一定的控制，以確保改性的效果。對于一些不能夠耐水的表面改性劑，比如絕大部分的偶聯劑，僅僅可以在溶解稀釋在惰性有機溶劑當中，通常都使用干法。稀釋偶聯劑，能夠確保在氫氧化鎂表面分散偶聯劑。通常使用石油醚，二甲苯和甲苯等惰性溶劑。

三、合成法

1、水熱法與溶劑熱法

第一，水熱法。水熱法的溶劑是水，在相應的溫度（在超臨界溫度與水沸點間，100℃～373℃）與壓力下，實施化學反應。跟常壓常溫比較，水熱狀態物質的化學和物理特性發生了不小的改變，不但能夠使得新的化學反應產生，而且也能夠大大地提高反應速度。在水熱狀態下對粒子的生長速度進行控制，能夠制得大小，結構和形貌都可控的產物。

第二，溶劑熱法。溶劑熱法跟水熱法的原理是相近的，它能夠以有機溶劑取代水，這使得水熱法的使用范圍大大地拓寬。有機溶劑的作用是充當礦化劑，媒介與傳遞壓力。與此同時，有機溶劑自身的一些特點，比如熱穩定性和配位綜合性能等，這使得人們以動力學、熱力學的角度去看待晶體生長的特點和化學反應的實質。

2、沉淀法

第一，直接沉淀法。直接沉淀法指的是將沉淀劑加入到Mg2+的溶液當中，在溶液當中析出所產生的沉淀。主要有CO(NH2)2，氨水和氫氧化鈉這些沉淀劑。

第二，沉淀轉化法。沉淀轉化法指的是結合化合物間不一樣的溶解度，通過改變表面活性劑的用量，轉化溫度和沉淀轉化劑濃度等避免顆粒之間的團聚和顆粒的生長。

第三，反向沉淀法。反向沉淀法指的是在合成的時候將沉淀劑添加到含有鎂離子的溶液當中。這樣就不需要再通過等電點區間，讓所產生的沉淀微粒的電荷是一樣的，這就使得沉淀微粒之間不再凝聚。

四、展望

我國優質菱鎂礦和水鎂石礦產資源儲量很大，擁有豐富的鎂資源，研制附加值高、性能優良的纖維狀氫氧化鎂阻燃劑，是未來阻燃劑更新換代的客觀需求。但由于纖維狀氫氧化鎂生產工藝復雜，成本高，對生產設備要求嚴格，所以不能廣泛地進行工業化生產。結合我國國情和資源占有情況，今后有如下工作需要開展：纖維狀氫氧化鎂的制備方法及制備過程中反應機理、結晶動力學、熱力學等基礎理論研究；纖維狀氫氧化鎂表面改性技術研究及新型表面改性劑的開發；作為阻燃劑應用于不同高分子材料中的阻燃性能及機械力學性能研究。纖維狀氫氧化鎂的制備、表面改性、應用等一系列工作若取得成功，將極大推動阻燃劑領域的發展，必將開辟一個綠色環保無機阻燃劑新時代。

[1]劉立華，陳建銘，宋云華，等.納米氫氧化鎂阻燃劑在軟質PVC中的應用研究[J].高校化學工程學報，2004，18(3).

[2]張田林，李再峰.納米氫氧化鎂補強阻燃聚氨酯彈性體[J].彈性體，2004，14(5)：.

[3]張琦，胡偉康，田明.納米氫氧化鎂/橡膠復合材料的性能研究[J].橡膠工業，2004，51(1).

[4]姚佳良，彭紅瑞，張志坤.聚丙烯/納米氫氧化鎂阻燃復合材料的性能研究[J].青島科技大學學報，2003，24(2)：142-144.