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浅谈氢氧化镁阻燃剂的改性

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发表时间:2019-01-11 11:34来源:美剧下载,美剧在线观看,美剧天堂-熊猫影视网

  氢氧化镁美剧天堂因原料来源广泛、阻燃性能好、无毒、无腐蚀性等,被认为是一种极具发展潜力的环保型绿色阻燃剂。

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  氢氧化镁分解能高,比目前常用的无机阻燃剂的热分解温度高出140℃,可使聚合物材料承受更高的加工温度,有利于加快挤塑速度,缩短模塑时间,同时亦有助于提高阻燃效率。


氢氧化镁的阻燃机理


  氢氧化镁之所以具有阻燃效果,与其在高温下的分解反应密切相关。当环境温度达到340~490℃时,Mg(OH)2开始受热分解,形成氧化镁,并释放出结晶H2O。


分解方程式为:Mg(OH)2 → MgO+H2O+△G°=-49.8kJ/mol。


  分解反应在430℃时达到巅峰,490℃时分解完结,留下MgO。结晶H2O吸收大量的热,会降低材料在火焰中的表面温度,释放出来的水气稀释了表面的氧气,使燃烧难以进行,具有抑制聚合物分解和冷却所产生可燃气体的作用;此外,分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料,在材料表面形成炭化层,隔绝了制品内的易燃物与氧化/高温环境的接触,阻止氧气和热量的进入,所以当燃烧源消失,火就自动熄灭,进而达到阻燃的目的。


氢氧化镁阻燃剂的改性研究


  由于氢氧化镁具有很强的极性,颗粒表面带正电荷,易形成二次团聚,且其亲水性使得干燥后的产品中仍含有水分。直接添加到高聚物中,不利于在高分子材料中的分散,且易与高聚物界面产生间隙,相容性较差。为了使粒子的表面活性提高,从而改善粉体的分散性,改善与高分子材料的相容性,提高氢氧化镁的阻燃性能,需要对其进行改性。

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    1. 超细化

  氢氧化镁的超细化是将氢氧化镁粉体粉碎,采取适宜的手段使颗粒粒径尽量缩小,甚至达到纳米级,增加阻燃剂与聚合物基体之间的接触面积,增强氢氧化镁与聚合物的亲和性,改善二者之间的相容性,达到减小用量和提高阻燃效率的目的。氢氧化镁超细化后,对设备磨损小。可广泛用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、高抗冲击聚苯乙烯和ABS树脂等。


    2. 表面改性

  氢氧化镁的极性很强,表面带有正电荷,具有亲水性,且易团聚,与高分子材料的相容性差,因此必须对氢氧化镁进行表面处理,常用方法包括偶联剂法、阴离子表面活性剂法、微胶囊化法和表面接枝法。


    3. 偶联剂改性

  氢氧化镁阻燃剂常用的表面改性剂是偶联剂。偶联剂是一类具有两性结构的物质。它们分子中的一部分基团与有机聚合物有亲和力,另一部分与氢氧化镁有亲和力,这些亲和力是由分子间力与化学键提供的。在聚合物材料生产加工过程中,亲水性的氢氧化镁与聚合物难相容,通过偶联剂的桥联作用可以使它们紧密的联合在一起。

  常用的偶联剂主要包括:硅烷类、钛酸酯类,含铬、锆化合物及高级脂肪酸、醇、酯等几类。

  偶联剂作用机理:硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,对改善聚合物材料的强度和耐热性的效果较为突出,由于硅烷偶联剂中的R带有特定的官能团,因此不同的聚合物需选不同的偶联剂来包裹氢氧化镁;钛酸酯偶联剂能赋予聚合物材料较好的综合性能,即加工温度下良好的流动性和使用温度下兼具高的强度和韧性,其中对改善抗冲击性能较为显著,由于Mg(OH)2的吸水性强,表面湿度较高,以选用耐湿的单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯为好。


    4. 阴离子表面活性剂改性

  阴离子表面活性剂主要是高级脂肪酸及其衍生物,一方面含有亲水基团,可与氢氧化镁表面的烃基发生作用,多个亲水基团链接到氢氧化镁表面,提高吸附牢度;另一方面,高分子聚合物属于长链分子,其高分子链可以起到空间位阻作用,降低氢氧化镁的团聚,形成粒径较小的粒子。与有机树脂基体相容,长时间使用,不易脱附,阴离子表面活性剂成为一种很有应用前途的改性剂,受到了越来越多的关注。


    5. 微胶囊化改性

  微胶囊技术是将氢氧化镁用天然或合成高分子化合物包覆,得到微小粒子,一般粒子大小在毫米或微米范围,形成阻燃剂,当复合材料受热燃烧时,囊壁能立刻熔融破裂,释放阻燃剂,达到阻燃的目的,具有提高相容性,改善热稳定性等作用。

  微胶囊技术表面改性不但能提高氢氧化镁与高分子材料的相容性,而且能够有效减少高分子材料加入氢氧化镁导致的性能恶化,提高稳定性。微胶囊阻燃剂在生产和使用过程中无毒无害,燃烧时不产生浓烟和有毒气体,无环境污染,因而成为阻燃领域的研究热点之一。


    6. 表面接枝改性

  表面接枝改性是指将改性剂或增溶剂一端直接接在高分子材料基体或无机颗粒表面上,形成大分子改性剂,从而改善无机、有机高分子界面性质。


    7. 与其它阻燃剂的协同增效

  将氢氧化镁与其它阻燃剂或阻燃协同增效剂通过一定的方法有机地结合在一起,可以显著提高阻燃温度,增大吸热量,降低填充量,从而提高阻燃效率,发挥其综合阻燃效果。如常见的阻燃协同增效剂有:氢氧化铝、卤素、氧化锑、有机硅化物、红磷及磷化物、金属氧化物、金属螯合物、硼酸锌、石墨、有机土等。


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