2022年氫氧化鎂阻燃劑

編輯文本編輯文本..編輯文本.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300℃以下穩(wěn)定，320℃開始分解，生成氧化鎂和水，430℃時分解速度最快，490℃時分解完結(jié)。溶于烯酸和銨鹽溶液，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，平安廉價，屬于環(huán)保型無機阻燃劑。阻燃機理氫氧化鎂在受熱時〔340-490度〕發(fā)生分解吸收燃燒物外表熱量到阻燃作用；同時釋放出大量水分稀釋燃物外表的氧氣，分解生成的活性氧化鎂附著于可燃物外表又進一步阻止了燃燒的進行。氫氧化鎂在整個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消除煙霧、阻止熔滴，是一種新興的環(huán)保型無機阻燃劑。分類阻燃劑按化學成份可以分為有機阻燃劑和無機阻燃兩大類。有機阻燃劑又分為磷系和鹵系兩個系列。由于有機阻燃劑存在著分解產(chǎn)物毒性大、煙霧大等缺點，正逐步被無機阻燃劑所替代。無機阻燃劑主要品種有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、氧化銻、氧化錫、氧化鉬、鉬酸銨、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，其分解后氧化物又是耐高溫物質(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?；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，特別是對礦用導風筒涂覆布、PVC整芯運輸帶、阻燃膠板、蓬布、PVC電線電纜料、礦用電纜護套、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：①氫氧化鎂熱分解溫度達330℃，比氫氧化鋁高100℃，故有利于塑料加工溫度的提高，加快擠塑速度，縮短模塑時間；②氫氧化鎂與酸的中和能力強，可較快地中和塑料燃燒過程產(chǎn)生的酸性氣體SO2、NOx、CO2等；③氫氧化鎂分解能高，有利于吸收燃燒熱，提高阻燃效率；④氫氧化鎂抑煙能力強、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,單獨使用時添加量需要在50%以上時才具有較好的阻燃效果,但這樣影響了聚合物材料的加工性能和物理力學性能。為此,人們常對氫氧化鎂進行外表處理,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外表改性

氫氧化鎂是一種極性很強的無機化合物,其晶體在方向有微觀內(nèi)應(yīng)變,晶體外表帶有正電荷、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,氫氧化鎂與聚合物的界面產(chǎn)生空隙,導致分散性很差。為了改善氫氧化鎂與聚合物間的粘結(jié)力和界面親和性,采用外表改性劑對其進行外表處理是最為行之有效的方法之一。氫氧化鎂阻燃劑常用的外表改性劑是偶聯(lián)劑和陰離子外表活性劑。

1·1·1偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的低分子有機硅化合物,對改善聚合物材料的強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合性能,即加工溫度下良好的流動性和使用溫度下兼具高的強度和韌性,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。研究說明,用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑外表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提高了100%和70%。

1·1·2陰離子外表活性劑主要是高級脂肪酸及其衍生物,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)生化學反響或物理吸附,加強了兩者之間的有機聯(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性能。上述的外表改性劑不僅可以單獨使用,也可以復(fù)配使用。日本曾有專利報道,將硅烷偶聯(lián)劑與硬酯酸鈣、油酸鎂混合在一起,對氫氧化鎂進行外表改性處理,既到達改善氫氧化鎂外表性能的目的,又能在聚合物材料燃燒時形成良好的碳化結(jié)構(gòu),進一步提高了材料的阻燃及機械力學性能。

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械性能。

1.2.1氫氧化鋁的分解溫度比氫氧化鎂低100℃,將兩者并用可以在235~455℃范圍內(nèi)均存在脫水吸熱反響,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含量為50份時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HDPE氧指數(shù)變化圖說明氫氧化鎂和氫氧化鋁各自的氧指數(shù)OI為26、28,當Mg(OH)2∶Al(OH)3為30∶20和40∶10時,OI可達30,說明兩者有明顯協(xié)同作用。還有一些文獻報道,氫氧化鎂與氫氧化鋁在聚合物中添加量到達1∶1時,阻燃協(xié)同效應(yīng)最正確。

1.2.2紅磷可以作為阻燃劑單獨使用,燃燒時先被氧化成磷酸非燃性液態(tài)膜,進而脫水生成聚偏磷酸,聚偏磷酸是很強的脫水劑,在高溫下使聚合物外表形成碳化層,起到阻燃作用。但紅磷本身可燃且吸濕性很強,單獨使用效果不理想,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)。郭錫坤等認為,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的機理是由于氫氧化鎂和氫氧化鋁在高溫下脫水,有利于促進紅磷充分轉(zhuǎn)化為磷酸和聚偏磷酸,而聚偏磷酸的強烈脫水作用又促使氫氧化鎂和氫氧化鋁的脫水反響進行得更徹底。通過相互促進,使三者自身的作用能更充分發(fā)揮,從而增強了脫水吸熱、成炭結(jié)焦隔氧隔熱等阻燃作用,表達出協(xié)同效應(yīng)。

1.2.3鹵系阻燃劑具有很強的阻燃性能,但其燃燒時發(fā)煙量大一直是難以解決的缺點。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,認為在低添加量時產(chǎn)生干擾作用,高添加量時產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。生產(chǎn)廠家深圳市宏泰基實業(yè)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。宏泰基實業(yè)將樹立兢兢業(yè)業(yè)、銳意進取的企業(yè)精神，一步一個腳印的穩(wěn)步開展。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、改性氫氧化鋁、微膠囊紅磷、改性硼酸鋅、無鹵阻燃劑、高效化學改性阻燃劑等一批環(huán)保型阻燃劑。產(chǎn)品在實踐中不斷成熟，銳意使自己的產(chǎn)品符合國際環(huán)保要求：①歐盟ROHS指令②索尼SS-00259標準。氫氧化鎂、氫氧化鋁等阻燃劑產(chǎn)品獲得了廣闊客戶的一致認可。蘇州市博洋化學品是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的專業(yè)化學品企業(yè)。公司主要從事光伏太陽能及半導體行業(yè)電子化學品、水處理化學品、化工原料.....丹東天賜阻燃材料科技有關(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〕輝實業(yè)遼陽富達化公司〔南海辦〕上海城銳工貿(mào)易公司等公司都是生產(chǎn)氫氧化鎂產(chǎn)品的公司。國外牌號有MagShieldM,S(美國)、FR-20(以色列)。價格氫氧化鎂是目前正推廣的無公害無機阻燃劑，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)境保護型綠色阻燃劑。氫氧化鎂是無鹵阻燃劑系列產(chǎn)品中最廉價的阻燃劑，其原理是在340度時釋放出結(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)于氫氧化鎂的根底研究和應(yīng)用研究日趨繁榮、不斷深入,幾乎歷次國際阻燃學術(shù)研討會上都有這方面的內(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)量到達37萬t,其中作為阻燃劑使用的氫氧化鎂總量為1.5~2.0萬t。目前的年增長率為8%,隨著阻燃劑無鹵化趨勢的開展,預(yù)計到2005年,年增長率會到達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、低外表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)能力到達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%的年增長率在增長。歐洲阻燃劑的消耗量1995年為26萬t,無機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)用進行了研究。目前的生產(chǎn)廠家很多,年實際總產(chǎn)量已到達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,在青海鹽湖蘊藏著MgCl232億t、MgSO416億t,還有豐富的鹵水資源,山東濰坊也蘊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。這些條件對開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)用范圍的擴大，氫氧化鎂阻燃劑的今后開展趨勢應(yīng)向以下幾個方面