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浅谈氢氧化镁阻燃剂及阻燃原理
浏览: 发布日期:2017-08-15
氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂,通过受热分解时释放出结合水,吸收大量的潜热,来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度,具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。
基本简介
定义
分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料,也能帮助提高合成材料的抗火性能,同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。氢氧化镁是公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂。广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。特别是对矿用导风筒涂覆布、PVC整芯运输带、阻燃铝塑板、阻燃篷布、PVC电线电缆料、矿用电缆护套、电缆附件的阻燃、消烟抗静电,可代替氢氧化铝,具有优良的阻燃效果。氢氧化镁与同类无机阻燃剂相比,具有更好的抑烟效果。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放,而且还能中和燃烧过程中产生的酸性与腐蚀性气体。单独使用时,用量一般在40%~60%。
发展
氢氧化镁是一种应用前景好的高聚物基复合材料的无机阻燃填料。与氢氧化铝一样,氢氧化镁阻燃剂是依靠受热时化学分解吸热和释放出水而起到阻燃作用的,因此具有无毒、低烟及分解后生成的氧化镁化学性质稳定,不产生二次污染等优点。但是,与含卤有机阻燃剂相比,要达到相当的阻燃效果,填充量一般要达到50%以上。由于氢氧化镁为无机物,表面与高聚物基料的相容性较差,如此高的填充量,如果不对其进行表面改性处理,填充到高聚物材料中后,将导致复合材料的力学性能下降。因此,必须对其进行表面改性处理,以改善其与高聚物基料的相容性,使填充材料的力学性能不下降,甚至使材料的部分力学性能有所提高。
  实验证明,未经改性的氢氧化镁在PP中以团聚体的形式存在,虽然粉体本身极细,但由于颗粒表面与PP基体不相容,颗粒团聚体与PP基体之间存在明显的界限甚至空洞。因脆断时氢氧化镁颗粒逃逸后形成的空洞,说明未改性的氢氧化镁在PP中只是起到一个填充阻燃的作用,而不与PP发生化学键合。经过表面改性的氢氧化镁在PP基体中分散均匀,颗粒大都以原级颗粒或小团聚颗粒的形式分散存在于材料中。
政策
我国于2000年12月制订了有关工业粉状氢氧化镁行业标准(HG/T3607-2000)并于同年12月1日开始实施。这是迄今见到的唯一的一项专业标准。国外不同规格和品种氢氧化镁的生产规模很大,在不同领域中的应用也有近20多年的历史,但一直未见有任何由官方提出的标准出台。因此,我国行业标准的提出很具有开创性。
阻燃机理
氢氧化镁在受热时(340-490度)发生分解吸收燃烧物表面热量到阻燃作用;同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气,分解生成的活性氧化镁附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行。氢氧化镁在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生,而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收橡胶、塑料等高分子燃烧所产生的有害气体和烟雾,活性氧化镁不断吸收未完全燃烧的熔化残留物,从使燃烧很快停止的同时消除烟雾、阻止熔滴,是一种新兴的环保型无机阻燃剂。
分类
阻燃剂按化学成份可以分为有机阻燃剂和无机阻燃两大类。有机阻燃剂又分为磷系和卤系两个系列。由于有机阻燃剂存在着分解产物毒性大、烟雾大等缺点,正逐步被无机阻燃剂所替代。
无机阻燃剂主要品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、氧化锑、氧化锡、氧化钼、钼酸铵、硼酸锌等,其中以氢氧化铝和氢氧化镁因分解吸热量大,并产生H2O可起到隔绝空气作用,其分解后氧化物又是耐高温物质,故二种阻燃剂不仅可起到阻燃作用,而且可以起到填充作用,它所具有不产生腐蚀性卤气及有害气体、不挥发、效果持久、无毒、无烟、不滴等特点。
品种比较编辑
目前国内氢氧化铝用量较多,但随着高聚物加工温度的提高,氢氧化铝易分解,降低阻燃作用,氢氧化镁较氢氧化铝具有如下优点:
1、氢氧化镁热分解温度达340℃,比氢氧化铝高100℃,有利于塑料加工温度的提高,加快挤塑速度,提高塑化效果,缩短模塑时间,制品表面光泽度高,不会产生表面缺陷,同时,保证具有超强的剥离强度。
2、粒度分布均匀,与基材相容性好,对制品力学性能影响小。
3、氢氧化镁燃烧脱水后生成的氧化镁是一种高强度、高耐热材料,可作为一层保护墙,隔绝火源及有毒有害气体,氢氧化镁与酸的中和能力强,可较快地中和塑料燃烧过程产生的酸性气体SO2、NOx、CO2等。
4、氢氧化镁分解能力高,阻燃效率高,抑烟能力强、硬度小,对设备摩擦小,有助于延长设备寿命。
5、价格低廉,氢氧化镁是氢氧化铝价格的一半,充填量大,可大大降低产品的成本。