氢氧化镁Mg(OH)2阻燃剂的特点

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1、氢氧化镁Mg(OH)2阻燃剂的特点刘兆平 杨永会** 邵华 钟红梅 孙思修 (山东大学化学与环境科学学院 济南 250100)   随着高分子材料工业的发展，塑料、橡胶、纤维等合成材料越来越广泛地用于建筑、化工、军事及交通等领域。由于高分子材料的易燃性，因此，其阻燃技术受到全球性的关注。随着各国环保意识的增强及阻燃法规的相继颁布，阻燃剂市场发展很快。目前广泛应用的阻燃剂有卤系(主要为氯系和溴系)、磷系(包括卤-磷系)和无机类阻燃剂(主要为Mg(OH)2和Al(OH)3)[1]。卤系(特别是溴系)、磷系阻燃剂的阻燃效果好，但价格昂贵，且有环保问题

2、，因此使用受到限制[2]。因而高效、抑烟性能强、无毒无害的Mg(OH)2和Al(OH)3等无机类阻燃剂越来越受到用户的青睐。 1 阻燃剂的发展趋势   阻燃剂的工业化生产和应用，始于60年代的美国，从此，阻燃剂的用量持续增长。美国的阻燃剂用量约为全球的50%，1972年美国用于塑料的阻燃剂为5.4 万吨，至1996年就达25.3万吨，其中无机类阻燃剂，从1972年的1.8万吨增至1996年的13.1万吨，所占市场份额也越来越大。阻燃剂用量增长的原因主要是在这一时期美国颁布了一些阻燃法规，给阻燃剂市场提供了巨大推动力[1]。而无机类阻燃剂市场份额

3、增长的主要原因为：近年来，西方各国由于几起重大火灾、焚烧塑料造成的二次污染[2]、二噁英问题(Dioxin issue)[1]的出现，以及对环境保护的日趋严格，迫使塑料工业转向使用无毒、无公害、抑烟的无机阻燃剂[3]，而占市场份额较大的溴系阻燃剂逐渐受到限制；1997年在美国召开了第八届世界阻燃剂会议，会议指出今后阻燃剂的发展方向集中为高效、低毒、低烟的阻燃剂，会议报告中有相当一部分内容涉及到Mg(OH)2和Al(OH)3阻燃剂，这都表明无机类阻燃剂(特别是Mg(OH)2和Al(OH)3)具有广阔的发展空间。     我国阻燃剂的研制虽也起步于

4、60年代中期，但发展较为缓慢。1993年阻燃剂的总产量约为 5万吨，其中无机类仅为0.12万吨。1995年我国市场需求约9万吨。2000年我国约需阻燃剂11～12万吨，其中无机类约需1.5～1.7万吨，将占市场份额的15%以上。无机类阻燃剂主要为Mg(OH)2和Al(OH)3。由于Al(OH)3问世早，目前世界上Al(OH)3阻燃剂的消费量达30～47.5万吨，而Mg(OH)2仅为1.5万吨[3]。但Mg(OH)2 阻燃剂的主要性能均优于Al(OH)3，因此它有进一步取代Al(OH)3的趋势。1998年美国工业消耗Mg(OH)2阻燃剂为0.5万

5、吨， 2000年以后其年消耗量将超过1.5万吨。1998年韩国进口了大量的Mg(OH)2阻燃剂。种种信息表明，Mg(OH)2阻燃剂的市场前景看好。 2 Mg(OH)2阻燃剂的特点   除对环境的影响相当外，Mg(OH)2与Al(OH)3相比，在热反应、分解温度、适用的聚合物、阻燃能力、抑烟能力、对酸的稳定性等几方面，Mg(OH)2均优于Al(OH)3，也优于传统的卤系、磷系阻燃剂[3]。 具体表现在：   (1)二者的阻燃机理相似。Mg(OH)2和Al(OH)3的热分解过程为：热分解生成的气态水可覆盖火焰，驱逐O2，稀释可燃气体，而且在与火焰接

6、触的塑料表面形成一绝热层，阻止可燃气体的流动，防止火焰的蔓延，这与磷系阻燃剂的炭化作用相似。这两种阻燃剂的分解产物都为无毒物质，产生矿物相，特别是MgO，与酸的中和能力比Al2O3强，可较快地中和塑料燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体(SO2、NO2、CO2等)[4]；   (2)Mg(OH)2的热分解温度为330°C，比Al(OH)3高出100°C，因此填加Mg(OH)2阻燃剂的塑料能承受更高的加工温度，因为在塑料加工的过程中提高加工温度有利于加快挤塑速度，缩短模塑时间；   (3)Mg(OH)2的分解能(1.37kJ/g)比 Al(OH)3的

7、分解能(1.17kJ/g)高，热容也高17%，这有助于提高阻燃效率；   (4)Mg(OH)2 的炭化作用强，炭化量大，因而提高了阻燃效率，减少了产烟量；           (5)抑烟能力强于Al(OH)3，在EPDM树脂中，混合填加75%的Mg(OH)2和25%的Al(OH)3阻燃剂与填加Al(OH)3单一阻燃剂相比，前者的产烟量明显减少；      (6)Mg(OH)2粒子的硬度比Al(OH)3小，因此对设备的摩擦小，有利于延长生产设备的寿命；   (7)随着生产工艺的改进，以苦卤为原料生产Mg(OH)2阻燃剂的技术日臻成熟，其生产成本将

8、大幅度降低。由此，Mg(OH)2阻燃剂的优点显而易见，有取代Al(OH)3的趋势。 3 Mg(OH)2阻燃剂的应用   目前，Mg(OH)2阻燃剂的市