摘要：納米氫氧化鎂由于無毒、無煙、阻滴、填充阻燃效果好等多種優(yōu)點(diǎn)，已成為減煙、抑煙的重要無機(jī)阻燃劑。本文主要介紹納米納米氫氧化鎂的阻燃機(jī)理及其比較優(yōu)勢(shì)，并簡(jiǎn)單分析其在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：納米 氫氧化鎂 阻燃

隨著高分子材料愈來愈廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，高分子材料的阻燃問題越來越引起人們的關(guān)注。隨著化工、電器、電子、機(jī)械、汽車、船舶、航空和航天發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品材質(zhì)的阻燃要求也愈來愈高。納米納米氫氧化鎂由于無毒、無煙、阻滴、填充阻燃效果好等多種優(yōu)點(diǎn)，已成為減煙、抑煙的重要無機(jī)阻燃劑，特別適用于加工溫度較高的聚烯烴塑料[1]。其燃燒時(shí)不產(chǎn)生腐蝕性氣體，不腐蝕模具，還可以用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡膠及不飽和聚酯等高分子材料的阻燃 [2]。因此，近年來納米氫氧化鎂在阻燃領(lǐng)域有較快的發(fā)展。

一、納米氫氧化鎂阻燃機(jī)理與優(yōu)點(diǎn)

20世紀(jì)80年代至90年代初,國(guó)外學(xué)者Hornsby和Watson[3]對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行了較深入的探討。他們認(rèn)為納米氫氧化鎂的阻燃和抑煙機(jī)理主要是由于以下幾方面作用： 1. 納米氫氧化鎂受熱分解釋放出結(jié)晶水而吸收了大量的熱量，抑制了聚合物材料溫度上升，并能延緩其熱分解和降低材料的燃燒速度。2. 納米氫氧化鎂分解產(chǎn)生氧化鎂覆蓋在可燃物表面，能起到一定的物理隔熱作用。3. 納米氫氧化鎂分解產(chǎn)生的大量水蒸汽稀釋了氣相燃燒區(qū)中可燃?xì)怏w以及其他物質(zhì)的濃度。4. 另外，納米氫氧化鎂有利于形成表面炭化層，阻止了熱量和氧氣的進(jìn)入。

納米氫氧化鎂具備以下優(yōu)勢(shì)：1.無毒、無腐蝕性，優(yōu)異的抑制HCl生成的能力。2..熱分解溫度高達(dá)340～430℃，分解能高達(dá)1.37KJ/g，高于氫氧化鋁的1.17KJ/g，有利于提高阻燃效率[4]。3. 粒徑小，容易均勻分散，且對(duì)設(shè)備磨損小。4、同時(shí)納米納米氫氧化鎂既是阻燃劑，又是補(bǔ)強(qiáng)填充劑，可減少能源的消耗。5. 原料易得，生產(chǎn)成本低。

二、納米氫氧化鎂國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

國(guó)外在20世紀(jì)30年代已開始生產(chǎn)氫氧化鎂，最初主要是作為耐火材料氧化鎂的中間產(chǎn)物。20世紀(jì)90年代以來，隨著納米科技的發(fā)展，其生產(chǎn)和應(yīng)用在國(guó)外特別是美國(guó)和日本得到了迅速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)外納米氫氧化鎂的總生產(chǎn)能力已超過140萬噸[5]。近年來國(guó)外關(guān)于納米氫氧化鎂阻燃劑的研究開發(fā)和生產(chǎn)十分活躍，世界上許多化學(xué)公司紛紛新建或擴(kuò)大納米氫氧化鎂的生產(chǎn)。如美國(guó)Martin Marietta公司新建一套年產(chǎn)7萬噸裝置，Dow Chemicals公司已將其年產(chǎn)3萬噸納米氫氧化鎂裝置擴(kuò)大到12.5萬噸/年[6]。

從80年代中后期開始，我國(guó)多家科研單位相繼進(jìn)行了阻燃?xì)溲趸�鎂及氫氧化鋁的制備工藝研究工作，并用它們?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)的阻燃劑，取得了較好的阻燃效果。20世紀(jì)后期開始，北京化工大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)等單位研究了氫氧化鎂的制備、結(jié)構(gòu)及其在聚丙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡膠等高分子材料中的應(yīng)用，取得了顯著的進(jìn)展。

目前研究中還存在一些亟待解決的問題，比如：納米粉體團(tuán)防團(tuán)聚技術(shù)研究、制備過程中的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究、高純度納米粉體的工業(yè)化制備技術(shù)等。

三、納米氫氧化鎂未來發(fā)展方向

納米氫氧化鎂用作阻燃劑時(shí)，必須經(jīng)過特殊處理和表面改性，未來將朝著純度更高、粒徑更小、表面極性更低的方向發(fā)展[7]。

當(dāng)前，納米氫氧化鎂阻燃劑主要有兩大難題需要解決[8]：一是形貌控制，普通的沉淀納米氫氧化鎂制造比較容易，但作為阻燃用的納米氫氧化鎂的粒子應(yīng)為纖維狀或片狀，需特殊制備才能滿足后續(xù)生產(chǎn)的需求;二是過濾性能，納米氫氧化鎂沉淀顆粒細(xì)，粘性大，給洗滌、分離操作帶來很大困難。因此，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，成為當(dāng)前比較迫切的問題。

需要解決的問題以及今后的發(fā)展有以下幾個(gè)方面：

1. 研究生產(chǎn)過程中有關(guān)陰離子及沉淀對(duì)產(chǎn)物性能的影響。通過工藝改進(jìn)，改善納米氫氧化鎂產(chǎn)品的形貌和性能，生產(chǎn)出不同物性指標(biāo)的產(chǎn)品，使其比表面積大大減小，粒子之間不易聚集，在非極性樹脂中的分散性和相容性得以改進(jìn)。

2. 納米化。改善相容性及分散性，同時(shí)要求能改善基材的加工性能和物理性能。

3. 新的制備工藝的研究。通過研究，改進(jìn)現(xiàn)有制備工藝，探索新的制備工藝，制備出針狀或纖維狀納米氫氧化鎂，提高材料的扭曲強(qiáng)度和延伸率。

4. 納米氫氧化鎂表面改性研究。選擇合適的表面改性劑和用量,提高納米氫氧化鎂在材料的分散性、相容性。

5. 微膠囊化。進(jìn)一步提高分散性及相容性。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉立華，張建楊，張連瑞，周長(zhǎng)山.納米氫氧化鎂阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望[J].化工科技市場(chǎng)，2006，29(3)：29～31

[2] 汪關(guān)才，盧忠遠(yuǎn)，胡小平，張建華.無機(jī)阻燃劑的作用機(jī)理及研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報(bào)，2007，21(2)：47～50

[3] Hornsby P R，Watson C L.1Wlechanism of smoke suppression and fire retardancy in polymers containing magnesium hydroxide filler[J].Plastics and Rubber Processing and Application，1989，11(1):45～51

[4] Jurs J L, Tour J M.Novel flame retardant polyarylethers synthesis and testing[J].Polymer，2003，44(13):3709

[5] 徐傳輝，王萬勛，陳玉坤，曾能，何慧，賈德民.納米氫氧化鎂阻燃聚合物材料的研究進(jìn)展[J].絕緣材料，2007，40(1)：32～35

[6] 郭如新.納米氫氧化鎂——一種具有廣闊發(fā)展前景的化工產(chǎn)品[J]海湖鹽化工 1996，26(2)：29～32

[7] 孫永明，劉建蘭，俞　斌.新型無機(jī)阻燃劑———納米氫氧化鎂[J].化工時(shí)刊，2004，18(6):25～26

[8] 閆修川，李召好等.阻燃用納米氫氧化鎂的表面改性研究現(xiàn)狀[J].鹽湖研究，2005，13(4)：67～71

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