市場(chǎng)前景廣闊的無機(jī)阻燃劑——?dú)溲趸V

　　近半個(gè)世紀(jì)以來，人工合成聚合材料的產(chǎn)量呈現(xiàn)前所未有的指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。聚合材料（如聚乙烯等塑料、橡膠、纖維和涂料等）發(fā)展十分迅速，幾乎滲入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)部分。聚合材料易燃的特性限制了其工業(yè)應(yīng)用，也為生產(chǎn)生活帶來了危險(xiǎn)，據(jù)美國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，美國(guó)平均發(fā)生火災(zāi)的頻率為每 17s 一次，由此引發(fā)的損失無法估量，而阻燃劑的使用就成為聚合材料工業(yè)應(yīng)用的必然趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前阻燃劑已經(jīng)成為聚合材料的第二大助劑，全球年生產(chǎn)量大約在 15 萬噸~17 萬噸之間，年消費(fèi)量則達(dá)到 20 萬噸左右。

　　阻燃劑是能夠阻礙火焰燃燒的物質(zhì)。

　　一般有兩種分類方法：

　　一是按照所含阻燃元素可分為有機(jī)和無機(jī)阻燃劑；

　　二是按照阻燃劑與聚合材料的關(guān)系可分為添加型和反應(yīng)性阻燃劑。

　　隨著人們安全、環(huán)保、健康意識(shí)的日益增強(qiáng)，世界各國(guó)目前已經(jīng)把環(huán)保型阻燃劑作為研究開發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)，而無機(jī)阻燃劑是使用最多的一類環(huán)保型阻燃劑，目前上工業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品主要包括鋁、鎂和鉬等金屬的氫氧化物，磷酸銨類和硼酸等。而氫氧化鎂作為無鹵、低煙、無毒的環(huán)保型阻燃劑日益引起人們的關(guān)注。

　　氫氧化鎂屬于添加型無機(jī)阻燃劑，具有阻燃、消煙和填充三種功效，同時(shí)賦予材料無毒性和無腐蝕性的特點(diǎn)。且在生產(chǎn)、使用和廢棄物產(chǎn)生的過程中均無有害物質(zhì)排放，對(duì)環(huán)境不造成污染。更重要的是氫氧化鎂原料豐富、易得，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。海水資源中含有大量的鎂鹽，同時(shí)在我國(guó)蘊(yùn)藏著豐富的鎂礦如菱鎂礦、白云石和水鎂石等。

　　其阻燃機(jī)理及優(yōu)勢(shì)如下：

      Mg(OH)2分解溫度為 340℃~490℃，490℃分解完全。其受熱分解產(chǎn)生水，同時(shí)吸收大量熱量。吸熱總量為44.8KJ·mol-1，具有良好的阻燃和消煙效果。反應(yīng)式如下：

　　其阻燃機(jī)理為：氫氧化鎂在一定的溫度（340℃<T<490℃）條件下，受熱分解成氧化鎂和水，同時(shí)吸收大量的熱，從而抑制了聚合物材料的溫度上升，延緩其熱分解并降低了燃燒速度產(chǎn)生的氧化鎂覆蓋于聚合物表面，起到了一定的隔熱作用；釋放出的水汽沖淡了表面氧氣的濃度，使表面燃燒較難進(jìn)行另外，氫氧化鎂有利于形成表面炭化層，阻止了熱量和氧氣的進(jìn)入。

      1、“冷卻技術(shù)”

　　氫氧化鎂阻燃劑受熱分解時(shí)會(huì)釋放水分，吸收熱量，降低聚合材料表面火焰的實(shí)際溫度，從而減緩聚合物降解為低分子的速度。而且均勻釋放出的水汽可以沖淡材料表面氧氣的濃度，使材料表面的燃燒無法繼續(xù)進(jìn)行。

      2、促進(jìn)不可燃化合物的產(chǎn)生

　　高溫下阻燃劑與可燃反應(yīng)物反應(yīng)可產(chǎn)生炭，炭層不僅可以隔絕空氣，還能夠避免可燃物的熱分解，與此同時(shí)超細(xì)化的納米氫氧化鎂顆?？梢猿浞址稚⒃谔炕瘜又衅鹬羌艿淖饔?，使生成的炭化層具有較好的剛性與強(qiáng)度，從而抵御火災(zāi)煙氣流動(dòng)產(chǎn)生的氣流。均勻分散的氫氧化鎂阻燃劑在高溫下與聚合材料會(huì)發(fā)生反應(yīng)，分解出二氧化碳等不燃性氣體，通過隔絕空氣以達(dá)到滅火的效果。

      3、高效抑煙作用

      NBS煙箱表明氫氧化鎂的添加量達(dá)9%時(shí)就有明顯的抑煙效果，其最大煙密度由2556降至375。

      4、隔斷熱傳導(dǎo)和熱輻射

　　經(jīng)研究表明，添加Mg(OH)2阻燃劑的聚合材料可以承受更高的加工溫度，除燃燒階段除自身進(jìn)行脫水反應(yīng)外，還能促進(jìn)聚合物的成炭作用，形成保護(hù)層，發(fā)揮比較好的阻燃效果的同時(shí)能夠在可燃物表面生成耐火性較好的均勻分布的金屬氧化物，可與其他炭化物共同形成一道致密的阻燃屏障，減小燒蝕速率，同時(shí)降低分解產(chǎn)物的質(zhì)量損失速率，防止火焰的進(jìn)一步蔓延。

      5、納米填充降低高聚物的濃度

　　填充納米級(jí)超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑的聚合材料，可以均勻地降低可燃性高聚物的濃度，從而減小可燃物的濃度，使其阻燃性能較佳。

　　其作為阻燃劑的要求如下：

　　普通氫氧化鎂一般為無定形，比表面積大，極性很強(qiáng)，晶粒容易二次聚集，要達(dá)到一定的阻燃效果，添加量需在50%以上，填充量大，其在樹脂中的分散性不好，容易使得材料機(jī)械強(qiáng)度明顯下降，特別是沖擊強(qiáng)度，對(duì)材料的性能影響很大。所以氫氧化鎂用作阻燃劑時(shí)，必須經(jīng)過特殊制備工藝處理和表面改性，良好的氫氧化鎂阻燃劑一般需要具備下列性能：

      1、晶形為片狀或纖維形

　　這樣能夠與聚合物很好地相容，不會(huì)對(duì)材料機(jī)械性能影響太大，甚至可以起到補(bǔ)強(qiáng)增韌作用。

      2、純度高

　　氫氧化鎂的純度越高，其阻燃性能就越好。

      3、粒度小、分布均勻

　　實(shí)踐證明納米氫氧化鎂作為阻燃劑填充到材料中時(shí)，各方面性能包括阻燃、消煙效果和機(jī)械性能都比微米氫氧化鎂優(yōu)越。

　　注：阻燃技術(shù)的改進(jìn)

　　超細(xì)化：無鹵阻燃劑，特別是無機(jī)添加型阻燃劑，其粒度越細(xì)，受熱分解速度越快，阻燃效果越好，并且與聚合物的相同性和分散性越好，聚合材料的機(jī)械強(qiáng)度和表面質(zhì)量也會(huì)得到改善。

      4、表面極性低

　　普通氫氧化鎂正是由于表面極性高、內(nèi)應(yīng)力大，作為阻燃劑填充到材料中時(shí)影響了材料的機(jī)械性能，當(dāng)表面極性低時(shí)，顆粒積聚成團(tuán)性能降低，在材料中分散性和相容性增加，對(duì)機(jī)械性能影響減少。