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技術進展

水鎂石阻燃劑的阻燃機理概述

來源：中國粉體技術網更新時間：2015-05-15 09:58:16 瀏覽次數：

（中國粉體技術網/小悅）水鎂石，又稱“氫氧鎂石”，為白色、灰白色或淡黃色的半透明晶體狀礦石，是自然界中含鎂較高的礦物之一，典型的低熱液蝕變礦物。水鎂石中含MgO 69.12%，H₂O30.88%，相對分子量58.32，密度 2.38-3.4，折射指數1.581，分解溫度340℃（脫水分解），與方解石、水菱鎂礦、方鎂石等共生，又或存在于白云巖中。在已發現的礦床中，有兩種類型的水鎂石，即塊狀水鎂石和纖維水鎂石。水鎂石的結構為理想的八面體片，屬六方晶系礦物，具有明顯的層狀結構，其中的（OH^-）為六方型緊密堆積，每一個單元由兩層OH^-與夾于其間的一層Mg²⁺組成，層間由很弱的氫氧鍵相連，因此易與水形成氫鍵，能在水中呈懸浮液。
水鎂石經超細粉碎并作表面處理制取無機無鹵阻燃劑是最近幾年備受關注的熱點課題。氫氧化鎂是近年來開發的一種新型無機阻燃劑，具有阻燃、消煙、防滴、填充等多重功能，與同類無機阻燃劑相比，它是一種添加型高抑煙阻燃劑，具有更好的抑煙效果。通過對水鎂石粉體表面改性，水鎂石具有與合成氫氧化鎂相同的熱行為。在填充量為40wt%以上時，水鎂石復合材料具有明顯的阻燃抑煙效果。
氫氧化鎂也是一種新型的無鹵阻燃劑，它的分解溫度高、熱穩定性好、無毒無煙、抑煙效果明顯且不產生二次污染，可以作為高性能無機阻燃劑應用于高分子材料中。氫氧化鎂超細粒子還可成為功能性高分子復合物和纖維增強物質與其它制劑復合使用，可以改善高分子材料的其它性能，如機械強度，軟化溫度，制品表面亮度，絕緣性能，抗靜電性能。
水鎂石可廣泛用于阻燃聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、ABS 及其共混物、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、HIPS、PA、聚酰亞胺、含氟聚合物、環氧樹脂、橡膠、涂料等。另外，水鎂石也常與其他阻燃劑共同阻燃復合材料，從而獲得更好的阻燃效果。
水鎂石與氫氧化鎂具有相同的阻燃機理，反應方程式如以下公式所示：

Mg（OH）₂→ MgO + H₂O

水鎂石的阻燃機理主要有以下幾點：
（1）分解釋放出的水吸收大量熱量，從而降低了阻燃聚合物材料表面火焰的溫度，延緩其降解或使之難燃；
（2）產生的大量水蒸氣可以覆蓋火焰，降低燃燒區可燃氣體和氧氣的濃度；
（3）分解生成的產物是氧化鎂保護膜，在聚合物表面起著熱傳質屏障層的作用；另外氧化鎂還可以中和燃燒過程中所產生的酸性和腐蝕性氣體；
（4）水鎂石還可以把聚合物分解產生的 CO 轉化成 CO₂，從而減少有毒可燃性氣體的產生。由此可知，水鎂石對于導致燃燒的三個必要條件（氧、熱和可燃物）均有抑制作用。在當今頻繁發生的火災中，許多人是因為吸入過多釋放的煙氣窒息而亡的，因此阻燃聚合物技術中的“抑煙”作用也應當引起注意。
作為一種新型阻燃劑，水鎂石具有阻燃，抑煙，安全，低價，等諸多優勢。已成為阻燃劑研究領域的熱門研究課題，廣泛應用于塑料，樹脂等領域。但水鎂石的添加量對復合材料具有很大的影響，較少的添加量不能滿足阻燃性能的要求，較大的添加量導致水鎂石和基體之間的相容性變差，機械性能嚴重下降。常用的粉體表面改性法，有涂覆改性、表面化學改性、沉淀反應改性、膠囊化改性及機械化學改性等。

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