火災無情,防患未“燃”!無鹵、低煙、低毒的阻燃劑一直是人們追求的目標,無機礦物阻燃劑因價格低廉、資源豐富和對環境友好性(無毒性、無腐蝕性、良好抑煙性)等優點而廣泛應用于造紙、橡膠和塑料等領域。
今天,我們就來說一說,哪些非金屬礦可以用在阻燃劑中?
一、水鎂石
水鎂石理論化學式為Mg(OH)2,天然產出的原礦大多為片狀或纖維狀的集合體。
水鎂石作為阻燃材料的重要特性在于其在較低溫度時就能釋放大量的水蒸氣,并且分解生成的MgO也具有較高的活性和較好的耐熱性,是阻燃、消煙綜合效果顯著礦物品種,水鎂石粉體已成為目前塑料、橡膠、涂料、紡織等行業用量較大的礦物阻燃粉體材料。
水鎂石作為礦物阻燃劑常以填料形式添加到高分子聚合物中,通過熔融共混及擠出制備成復合材料母料或型材。
為了改善加工性能及提高阻燃性能,需要對水鎂石初級產品進行進一步加工。如超細粉碎、表面包覆處理等,其中關鍵影響因素是礦物純度、超細粉碎粒度和表面改性用助劑。水鎂石純度及粉體顆粒大小直接影響到阻燃材料使用的熱力學性能和阻燃性。
二、水滑石類層狀化合物
水滑石類化合物(LDHs)是以雙羥基金屬復合鎂鋁碳酸鹽構成層狀及微孔結構的一類礦物,資源有水滑石和類水滑石。
作為阻燃材料的水滑石類礦物,起始分解溫度較寬,因而拓寬了阻燃應用的溫度范圍,具有較好的阻燃、消煙、填充功能,既具有氫氧化鎂和氫氧化鋁型阻燃材料的優點,又克服了各自的缺陷,是無毒、低煙、高效的無鹵阻燃材料新品種。
三、蒙脫石
蒙脫石是具有天然層狀納米結構的礦物,片層解離后比表面積非常大,具有阻燃所需的優異的阻隔性能和豐富的吸附水、結構水。
作為阻燃劑的蒙脫石可以是提純的蒙脫石或經提純-有機插層處理的有機蒙脫石,有機插層處理的蒙脫石層間距顯著增大,并且具有較好的親油性,在易燃燒的聚合物體系中具有更好的分散、阻隔、阻燃效果。但是有機蒙脫石比提純蒙脫石加工成本更高,一般用在需要體現納米功能的特殊材料中。
四、凹凸棒石
凹凸棒石也稱坡縷石,是一種重要的鏈層狀結構含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物。凹凸棒石具有較好的長徑比和豐富的內孔道,既是較好的增強材料又具有阻燃作用,在高溫下失去結構水而產生水蒸氣,可以阻隔氧氣,并能產生熱穩定性較好的以MgO、Al2O3為主的氧化物隔離層。
五、膨脹石墨
膨脹石墨又叫作蠕蟲石墨,是一種利用物理或化學的方法使非碳質反應物插入天然鱗片石墨層間納米碳材料,其阻燃機理屬于凝固相阻燃機理,通過延緩或中斷固態物質產生可燃性物質而達到阻燃。受熱到一定程度,膨脹石墨就會開始膨脹,形成一個很厚的多孔炭層,該炭層把阻燃主體和熱源隔開,從而延緩和終止聚合物的分解。
膨脹石墨阻燃效率高,本身無毒,受熱時不生成有毒和腐蝕性氣體并能大大降低發煙量,有足夠的熱穩定性,其實用溫度為-204~1650℃。膨脹石墨作為膨脹型阻燃劑近年來得到迅速發展??膳蛎浭鳛樽枞紕┛梢再x予PVC、聚氨酯泡沫塑料和涂料等高分子材料很好的阻燃性能。
六、硅灰石
硅灰石理論化學式為CaSiO3,粉碎后的硅灰石表面存在大量的Si-O-Si、Ca-O、Si-O、Si-0H等活性基團,與有機基體具有較強的結合能力,廣泛用于PP、EVA、聚酰胺、聚苯乙烯等聚合物體系,填充與改性效果相當于石棉、滑石、云母等礦物。硅灰石用于阻燃的效果稍差于鎂系礦物材料,一般與鎂系阻燃礦物或有機阻燃材料復合使用。
七、伊利石
伊利石是一種富鉀的類云母型層狀礦物,具有較好的化學惰性、絕熱性、電絕緣性等,多用于制備阻燃無紡布、阻燃電纜、阻燃橡膠等。
八、水菱鎂石、斜方云石
水菱鎂石的化學成分3MgCO3·Mg(OH)2,斜方云石的化學成分為3MgCO3·CaCO3,這2種礦物是與水鎂石性質類似的鎂系阻燃礦物。
水菱鎂石、斜方云石加工制品是一類環境友好、性價比高且性能優于氫氧化鎂、氫氧化鋁的鎂質阻燃礦物材料新品種。
我國西藏地區水菱鎂石資源實際儲量超過1億噸,但由于某些特殊原因,一直沒有開發。
我國礦產資源豐富,且礦物阻燃劑具有環保無毒、價格低等優點,在阻燃方面具有十分廣闊的應用前景。為了獲取高效阻燃,減小對材料本身性能的負面影響,礦物阻燃劑向表面處理、協效阻燃體系方面發展。如發展超細及納米氫氧化鋁、氫氧化鎂。EG一磷系協效阻燃體系以及研發水滑石、三水菱鎂礦等新型礦物阻燃劑。
來源:粉體技術網
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