氢氧化镁表面化学改性及其在塑料中的应用分析

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1、氢氧化镁表面化学改性及其在塑料中的应用分析广东美的制冷设备有限公司广东佛山528311摘要：氢氧化镁異有阻燃的效果，经过表面改性填充到塑料中可以达到抑烟的作用，并且氢氧化镁具有无毒、耐腐蚀作用，价格便宜、来源广泛，是一种环保型的无机阻燃剂，越来越受到人们的关注。木文对氢氧化镁的性能特点、表面改性的各种方法以及未来发展前景进行分析介绍。关键词：氢氧化镁；表面改性；化学；塑料；.1八—刖目塑料、纤维和橡胶制品在燃烧时会释放出大量的有毒有害气体并放出大量的浓烟，会造成环境污染，严重的会导致人们窒息死亡。为避免这类事故的发牛.，阻燃剂的应用越来越广泛。目前所研宄的阻燃剂括

2、无机阻燃剂和有机阻燃剂。如氮系阻燃剂、氯系阻燃剂、磷系阻燃剂、溴系阻燃剂、氢氧化铝、锡酸锌、氢氧化镁等。其中氢氧化镁无毒无害、来源广泛、价格低廉并且没有腐蚀性，是一种环保型阻燃剂，被广泛应用到塑料领域。与其他无机阻燃剂相比，氢氧化镁的分解温度比较高，因而聚合物的加工温度可以相对较高，可以加快塑料的挤出速度，从而减少模具塑造时间，改善阻燃性能。另外氢氧化镁还可以和其他阻燃剂进行协同阻燃［1］。木文简要介绍了氢氧化镁基木特性以及阻燃的基木原理，并对表面化学改性做了详细介绍。1.Mg(0H)2基木特性氢氧化镁(Mg(0H)2)—般情况下呈白色固体状的粉末，晶体结构为三角

3、晶系。氢氧化镁的晶胞结构如图1所示：图1Mg(0H)2晶胞结构模型研究表明，氢氧化镁晶体兵有绝缘性，因其具有热稳定性好和分解反应热而具宥较好的阻燃性能。氧氢键之间的相互作用较镁氢键和镁氧键之间的相互作用较强，氧原子的2s和2p轨道与氢原子的s轨道之间的成键决定着氢氧化镁的热稳定性和阻燃性能。研究证实，氢氧化镁的晶体表面带正电荷，具奋较好的亲水性，因此与具冇亲油性的高分子的亲和能力较弱，一般情况下会进行二次凝聚。与此同时，氢氧化镁在高聚物中的分散性比较差，从而对高聚物的机械性能的影响比较大，例如，高聚物的冲击性能下降，难以加工。1.Mg(0H)2阻燃机理氢氧化镁有阻

4、燃作用是因为其在高温下能够发生分解反应，分解成氧化镁和水，并释放出一定的能量。当达到一定的温度时，氢氧化镁开始受热分解。分解产生的水蒸发会吸收大量的热，从而降低高聚物表面的温度，使温度降到着火点以下，另外，释放的水蒸气也会稀释高聚物表面的氧气,使氧气的浓度降低，阻止燃烧［2］。与此同时，分解产生的氧化镁是非常好的耐火材料，燃烧时能够在高聚物表面形成隔绝环境的炭化层，防止热量和氧气进入，从而切断燃烧源达到阻燃的0的。2.Mg(OH)2表面化学改性在塑料中的应用3.1偶联剂或者表面活性剂处理法偶联剂和表面活性剂分子的一端是亲汕基团，另一端是亲水基团，冋吋具有亲水性和亲

5、汕性。因此，大多粒子就可以和苏表面活性基团进行化学反应或者吸附，将偶联剂或者活性剂连接到粒子表面，这是最常用的表面化学改性的方法，同吋操作比较简单。近几年，实验室处理氢氧化镁的主要试剂有金属盐、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、高级脂肪酸等。氢氧化镁表面改性主要有湿法和干法两种。其中，干法处理的工艺过程比较简单，但是改性效果不理想；湿法虽然改性的效果理想，但是成本高，操作工艺复杂，而存在改性剂流失的问题。处理的方法不同，阻燃的性能有所不同。刘建华、郝在晨等对氢氧化镁进行湿法改性，并将改性后的Mg(0H)2应用到乙烯-乙酸乙烯高聚物中，发现其能明显改良乙烯-乙酸乙烯高聚物的

6、阻燃性能和力学性能。当用偶联剂对氢氧化镁的表面进行处理时，偶联剂的长长的分子链与高聚物的分子链相互交联，从而提高了高聚物的抗冲击性［3】。但相关研究表明偶联剂的加入会使高聚物的阻燃性能和拉伸性能降低。王正洲、瞿保均等不同的改性氢氧化镁在聚乙烯中的砬用的研究［4】。研究表明，加入一定量的氢氧化镁的高聚物，其力学性能明显降低。添加表面改性剂后，其阻燃性能和拉伸性能降低，但是断裂伸长率提高。偶联剂和表面活性剂与高聚物之间的连接仅仅依靠范德华力，这种作用力较弱。偶联剂的热稳定性和迁移性对阻燃体系的热性能和力学性能有一定的影响。例如，硅烷偶联剂中每个硅原子连有三个烷氧键，使

7、材料的稳定性有所下降。因此，偶联剂使材料的力学性能和热稳定性降低，使材料加速老化，从而偶联剂和表面活性剂改性的氢氧化镁的应用范围受到限制。3.2高聚物包覆法0前科研工作者越来越重视运用高聚物包覆法来提高氢氧化镁和高聚物之间的相容性。按照惯，科研工作者将这种表面化学改性的方法人致分为三类［5】：第一类，包覆剂、基体、阻燃剂直接进行共混，从而使包覆剂在阻燃剂与高聚物的表面原位增容；第二类，将溶解的聚合物包覆在阻燃剂的外表面以形成包覆层；将高聚物溶解到合适的溶剂里面，添加阻燃剂，高聚物便附着在阻燃剂的外表面，去除溶剂便形成了高聚物包覆层。这种方法与直接填充具奋官能团的包

8、覆剂以改善