无卤环保型阻燃剂

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1、无卤环保型阻燃剂的综述【摘要】本文通过以mg(oh)2阻燃剂为例介绍了无卤环保型阻燃剂的阻燃机理、性能及改性后的性能变化，综述了目前常见的无卤环保型阻燃剂。【关键词】氢氧化镁；阻燃剂；改性1.引言：随着社会经济的迅速发展，人们对环保和消防安全日益重视，防火材料得到了极大的发展。高效率的阻燃剂对降低火灾的危害起到了很大的作用，但同时传统的卤系阻燃产品在燃烧时产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体，妨碍救护及人员疏散，导致二次灾害发生。因此，卤系阻燃产品的应用受到了限制。无卤环保型阻燃剂由于具有低烟、低毒等环境友好型特点得到广泛应用。使用高效、低烟、无毒或低

2、毒的无卤阻燃剂将成为未来阻燃材料发展的必然趋势。近年来，无卤阻燃剂的研究和应用十分广泛，人们相继开发出性能较好的无卤阻燃剂，并在多种材料中得到了应用。本文就目前常见的无卤环保型阻燃剂做简要综述2.无卤环保型阻燃剂2.1mg(oh)2阻燃剂氢氧化镁在聚合物中可作为填料及阻燃剂,具有不产生二次污染、热稳定性好、不挥发、不析出、不产生有毒气体、不腐蚀加工设备、消烟作用显著价格便宜等诸多优点[1]。氢氧化镁属于添加型无机阻燃剂,与同类无机阻燃剂相比,具有更好的抑烟效果。同时，它在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中合燃烧过程中产生的酸性与腐蚀

3、性气体，是一种环保型绿色阻燃剂[2,3]。2.1.1mg(oh)2的阻燃机理氢氧化镁发生脱水反应的温度为340～490℃[4]。受热时,氢氧化镁会释放结晶水,吸收大量热量（mg(oh)2=mgo+h2o↑）。hornsby[2]和waston[3]从氢氧化镁脱水的动力学过程、燃烧残余物的热传导性能和氢氧化镁的晶体形貌入手,通过测量tga曲线、烟密度和co释放量,详细研究了氢氧化镁的阻燃机理。认为氢氧化镁的阻燃和抑烟机理主要是由于以下几方面作用:①氢氧化镁受热分解释放出结晶水而吸收大量的热量,抑制了聚合物材料温度上升,并能延缓其热分解和降低材料的燃烧

4、速度;②氢氧化镁分解产生氧化镁覆盖在可燃物表面,能起到一定的物理隔热作用;③氢氧化镁分解产生的大量水蒸汽冲淡了气相燃烧区中可燃物浓度;④氢氧化镁分解产生水蒸汽不参与增强co释放的水汽反应。受热时,氢氧化镁会释放结晶水,吸收大量热量。2.1.2mg(oh)2的缺点及改性mg(oh)2的阻燃效率低,通常其填充量要到60%才能使聚合物材料达到较满意的阻燃效果[5]。氢氧化镁的高填充量往往会导致其阻燃聚合物材料力学性能和加工性能的严重恶化[6]。因此,对其进行改性显得非常重要。随着纳米技术的发展，有不少文献[7-10]报道，通过将阻燃剂粒子超细化尤其是纳米

5、化，利用纳米微粒本身所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应来增强界面作用，改善无机阻燃剂和聚合物基体的相容性，以达到减少用量和提高阻燃性的目的。此外，不少研究致力于选用适当的改性剂对氢氧化镁进行表面改性处理。表面改性处理即通过各种表面改性剂与颗粒表面化学反应和表面包覆处理改变颗粒的表面状态，提高表面活性，使表面产生新的物理、化学功能，从而改善或改变粉体的分散性、和高分子材料的相容性等等。阻燃剂氢氧化镁表面改性最常用的改性剂主要有两类：一类是硅烷偶联剂[11]，①硅烷偶联剂的用量对活化指数的影响，随着偶联剂用量的增加，活化指数变大，当硅烷偶联剂的

6、用量为氢氧化镁量的7%时，活化指数达到最大，为97.7%。再增加偶联剂的用量，活化指数不但没有增加，反而略有下降。这是因为当偶联剂用量很少时，改性不完全，大部分样品不能漂浮在水面上，所测得的活化指数很小；随着改性剂用量的增加，氢氧化镁的活性越来越强，活化指数逐渐增大。当改性剂用量达到7%时，氢氧化镁表面的改性剂分子达到单分子层覆盖，其疏水基朝向外侧，活化指数达到最大值。若再增加改性剂的含量，偶联剂在氢氧化镁表面形成多层物理吸附而使部分的极性基团朝外，导致了疏水性降低，活化指数变小。②改性温度对活化指数的影响，温度较低（20℃）时，改性不完全，活化指

7、数只有65%，提高改性温度，活化指数随之增大；当达到到40℃时，活化指数最大。随后，随着温度升高，活化指数变化不明显。因为在改性过程中，硅烷偶联剂的烷氧基首先水解形成硅醇，然后再与氢氧化镁表面上的羟基反应最终生成化学键。温度较低时，偶联剂水解不完全，因而改性不彻底；温度升高到40℃偶联剂完全水解，改性彻底；继续升高温度，对偶联剂的水解没有促进作用，因此活化指数基本不变。③改性时间对活化指数的影响，随着搅拌时间的增大，活化指数不断增大。搅拌时间为60min时，活化指数达到了最大；随后再增加时间，活化指数有稍许降低。因为偶联剂在粉体表面达到完全覆盖后，

8、再继续搅拌会使吸附的部分偶联剂分子从粉体表面脱落，导致活化指数降低。另一类纳米氢氧化镁表面有机包覆。对比包覆前后的mg(o