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氢氧化镁阻燃剂的研究进展

?260?材料导报2004年4月第18卷专辑Ⅱ

氢氧化镁阻燃剂及其前景展望

周广英1(1华南师范大学化学系,广州510630;2

吴会军2

华南理工大学化学工程研究所,广州510640)

摘要介绍了氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理、特点及其制备技术,分析了当前国内外氢氧化镁阻燃剂的生产和应用现状。并对氢氧化镁阻燃剂研制开发的发展应用前景进行了展望。

关键词氢氧化镁阻燃剂前景

FlameRetardantTypeMagnesiumHydroxideandthe

ProspectaboutItsDeVelopment

ZHOUGuangyin91WUHuijun2

(1ChemistryDepartmentofSouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510630;

2InstituteofChemicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640)AbstractThefireresistantmechanismandcharacteristicsaswellasproductiontechnologiesofmagnesiumhydroxideareintroducedinthepaper.Theproductionandapplicationstatusofflameretardanttypemagnesiumhydroxideisanalyzed,andtheprospectaboutitsdevelopmentisforcasted.

Keywordsmagnesiumhydroxide,flameretardant,prospect

0前言

合成材料工业中,有机高聚物使用的常规阻燃剂大多数是可以燃烧的,这种阻燃剂用量大、阻燃效率低,不仅恶化高聚物基材料原有的优异性能,分解产生有毒气体,而且增加了材料的价格,造成了阻燃剂推广应用及生产等方面的困难,因此高效阻燃剂技术及制备技术是阻燃领域内最活跃的研究课题之一[1‘2]。

氢氧化镁是近年来开发的一种新型无机阻燃剂[3],国外市场需求大n],具有热稳定好、不挥发、不产生有毒气体、不腐蚀加工设备、消烟作用明显等优点。随着塑料工业的快速发展,对阻燃型热塑性高聚物的需要与日俱增,对阻燃剂特别是对无毒,抑烟型氢氧化镁阻燃剂的需求将更为迫切。

1氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理及特点

氢氧化镁作为阻燃剂的阻燃机理为:氢氧化镁受热分解出水,同时吸收大量的潜热,从而抑制聚合物温度上升,延续其热分解并降低燃烧速度,这就降低了树脂在火焰中的实际承受温度,具有抑制高聚物分解和可燃性气体产生的冷却效应。分解后生成的氧化镁是良好的耐火材料,切断氧气的供给、阻止可燃性气体的流动,帮助提高树脂抵抗火焰的能力,而且氢氧化镁的热分解温度高达340。c,因此氢氧化镁作为阻燃剂其阻燃性能十分优越。

氢氧化镁在中等填充时能出现较厚的氧化炭层。炭化层的生成,阻挡了热量和氧气的进入及可燃性气体的逸出,使脱水稀释,吸热降温发挥更大作用,加入氢氧化镁降低了初始的氧化分解温度,且随用量的增加下降程度变大。此外生成的氧化镁使优良的耐火材料覆盖于高聚物表面,亦能提高高聚物抵抗火焰的能力。

与其他两种无机阻燃剂碳酸钙和氢氧化铝相比,氢氧化镁虽然对预燃区和燃烧区的作用小,但发生在固体降解区的阻燃作用却大大超过了碳酸钙和氢氧化铝,在消烟作用上也十分明显。氢氧化镁作为一种无毒阻燃剂,可用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙稀、三元乙丙橡胶及不饱和聚酯等高分子材料的阻燃消烟,尤其适用于加工温度较高的聚烯烃塑料。

2氢氧化镁阻燃剂的制备技术

普通氢氧化镁作为阻燃剂有着自身不可避免的缺点[I ̄7一:与高聚物相容性差,易引起高聚物的加工性能降低,基质材料的物性和机械性能均有所下降,因此不能够用作阻燃剂使用。为改善其分散性能和阻燃效果,使氢氧化镁更好地用于塑料等复合物的阻燃,作为阻燃剂的氢氧化镁有特殊的要求,如表面积小,不易成团,与高分子材料相容性好,易分散等特性[8““,相应对于氢氧化镁阻燃剂的生产,需要采取与普通氢氧化镁不同的制备技术。通常情况的常温合成中,按所用碱类的不同,有3种方法:氢氧化钠法、氨法和氢氧化钙法[1”“]。氢氧化钠法是以卤水或氯化镁为原料,与氢氧化钠反应制得氢氧化镁;以卤水或氯化镁为原料,以卤水作沉淀剂,在反应釜中进行反应的方法称之为氨沉淀法;氢氧化钙沉淀法是以卤水或氯化镁及其他可溶性镁盐为原料,使之与石灰乳反应生成Mg(0H)z沉淀的方法。前两种方法制得的产品纯度高;氢氧化钙沉淀法中,氢氧化钙价廉易得,该法有较高的工业应用价值,但只适于对纯度要求不太高的

周广英:女,1975年生,硕士,主要从事吸附制冷研究及《化工基础》等教学工作Tel:020一85566636E—mail:cezhougy@163.com吴会军:男,博士生,主要从事无机合成材料,吸附蓄热储能材料的研究Tel:020一87114568E—mail:wuhuijun@tsinghua.org.cn

 万方数据

氢氧化镁阻燃剂及其前景展望/周广英等?261?

行业使用。制得氢氧化镁后,还需对氢氧化镁进行水热处理[1习及表面改性[1阳等后处理。

3氢氧化镁阻燃剂的生产现状

阻燃剂是赋予材料的阻燃性的功能性助剂。目前在众多的阻燃剂品种中,非卤化、低有害化的阻燃剂的发展最为引人注目,这使得氢氧化镁、氢氧化铝为主体的无机阻燃剂消费量迅速上升,金属氧化物及其它协效剂的品种开发和应用技术研究也逐步走向深入。近年来,国内外对无机阻燃剂的超细化、协效复合化、多功能化的应用研究和开发速度明显加快。

目前美国是世界上氢氧化镁产量最大,品种最多的国家。用于不同用途的氢氧化镁达14种,作阻燃用的有10个品种。1996年美国氢氧化镁生产能力为39.5万吨,由6家主要公司的9家工厂生产,作为阻燃剂使用的氢氧化镁总量约为1.5~2.o万吨。日本目前主要生产厂家有8个,1996年日本氢氧化镁生产能力为46万吨,1995年量为38.5万吨,其中阻燃级氢氧化镁已经拥有近10个品种,产量约1.4万吨,除供日本国内使用外还有出口。西欧有7个国家9个厂家生产氢氧化镁,1996年总能力超过52万吨,其中一些厂家附设有阻燃级氢氧化镁生产线。据资料报道,1995年西欧各国阻燃剂消耗量为26万吨,无机添加型阻燃剂氢氧化铝和氢氧化镁占统治地位,约48%,其中氢氧化镁仍呈增长势头,2000年增长率约为6%~8%。

我国阻燃剂的研究工作始于60年代中期。1993年需求总量为10~12万吨。1998年我国氢氧化镁生产能力估计为1.O~1.2万吨生产厂家约5家,在国际上排不上名次。而我国生产氢氧化镁的资源与日本相比有无可争议的优势,与美国相比也不相上下,这些条件对发展氢氧化镁阻燃剂都是十分有利的。

近几年来,氢氧化镁阻燃剂的年增长率为8%,目前仍维持这一水平,到2005年年增长率可能达到10%~20%。如果卤系阻燃剂受到限制,其增长率将会更高。有关专家认为,欧洲的阻燃剂市场业已成熟,涉及防火安全方面的规范立法早已制定,这些都有利阻燃剂化学品的研究开发和生产应用。

4展望

随着科学技术的发展及绿色地球计划的迫切要求,人们日渐青睐于无毒、抑烟的新型氢氧化镁阻燃剂。据专家估计,对于此类阻燃剂的需求以每年8%的比率递增。日本公司在开发海水一卤水氢氧化镁阻燃剂的同时,把一些注意力放在了水镁石的综合利用上。美国在积极开发合成氢氧化镁阻燃剂的同时,也投入相当力量关注天然资源水镁石的加工利用生产阻燃剂的进程。

伴随着我国聚合物工业的发展,对氢氧化镁阻燃剂的需求量正大幅度增长。无论从合成资源还是从天然资源制得的氢氧化镁,用于阻燃剂量与日俱增,利用我国丰富的镁资源,依托技术创新开发高附加值的阻燃性氢氧化镁,是镁盐行业面临地一个共同课题。在镁系产品中,阻燃型氢氧化镁,尤其是高纯微细氢氧化镁由于国内外市场潜力很大而独具魅力。我国天然水镁石资源已经开采应用,且矿藏量比较丰富,充分利用这些资源积极开发氢氧化镁阻燃剂是一项前景美好、潜力巨大的任务。

参考文献

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 万方数据

氢氧化镁阻燃剂的研究进展

氢氧化镁阻燃剂及其前景展望

作者:周广英, 吴会军

作者单位:周广英(华南师范大学化学系,广州,510630), 吴会军(华南理工大学化学工程研究所,广州,510640)

刊名:

氢氧化镁阻燃剂的研究进展

材料导报

英文刊名:MATERIALS REVIEW

年,卷(期):2004,18(z1)

引用次数:5次

参考文献(16条)

1.于永中.吴启鸿阻燃材料手册 1990

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3.邹燕应用前景广阔的氢氧化镁[期刊论文]-化工技术经济 2002(6)

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15.吴会军.向兰.朱冬生高纯微细氢氧化镁的水热法制备[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2003(6)

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5.许红英.张俊杰.李红霞阻燃剂的研究现状及发展前景[期刊论文]-材料导报 2006(12)

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