全面了解氢氧化镁阻燃剂的制备与应用

小夏 科学 更新 2024-02-01

河北美喜生物科技表示,在阻燃氢氧化镁的开发中,美国、日本等国家的产能已达1万吨。 自20世纪80年代以来,该领域进行了大量开发,80年代中期以后,进入生产规模。 相比之下,我国的差距约为15年。 根据国外的情况,这方面存在哪些问题?

1、氧化镁用量可高达60%,橡胶、塑料、电线电缆等材料的物理机械性能可能降低(特别是抗拉强度、弯曲强度等机械强度的变化)。 因此,如何减少氢氧化镁的用量,保持其高阻燃性和阻燃材料良好的力学性能,仍是国外不断研究的问题。

2.在高分子材料中加入氢氧化镁后,经过一定时间后,它吸收空气中的二氧化碳,使材料变白,特别是对于有色橡胶、塑料、电线电缆。 这种美白称为白化病。 它不仅直观地影响阻燃材料的外观,而且因为部分氢氧化镁在吸收二氧化碳后变成碱性碳酸镁,虽然也是阻燃剂,但不如氢氧化镁阻燃,其力学性能也有所下降。 因此,国外已经开发出一种解决方案,即在氢氧化镁中加入添加剂(如氧化镍等),既能抑制白化现象,又能产生提高阻燃性的协同效应。 改变氢氧化镁的形状还可以减少漂白的发生,例如球状氢氧化镁由于其比表面积较小。 我们在这方面的工作尚未得到报道。

3.目前普遍认为氢氧化镁作为阻燃剂必须在表面处理,但根据美国公司生产的氢氧化镁,它不经过表面处理,可以应用于PVC和其他热塑性塑料。 从这个角度来看,阻燃级氢氧化镁是否必须进行表面处理,取决于应用的具体情况。

氢氧化镁的表面处理也与其结构有关。 如果是无定形的,氢氧化镁表面处理的必要性就更为重要。 在以晶体结构为主的氢氧化镁的情况下,表面处理的问题并不那么突出。 其原因是前者比表面积大,与聚合物的相容性差,而后者的比表面积小,在与聚合物的相容性上优于前者。

4、制备阻燃氢氧化镁的原料有4种,一种是利用镁矿(包括菱镁矿、白云石和铑等),二是各种镁盐(包括氯化镁、硫酸镁等),第三种是海水盐腌制后的苦卤水,第四种是盐湖卤水。

考虑到高纯低成本氢氧化镁的制备,河北镁习生物科技表示,制盐后海水(包括地下浓海水)的苦卤水含量远低于镁矿和盐湖卤水,提纯工艺简单,易于制备高纯氢氧化镁(98%), 而后者去除杂质的提纯过程相对复杂,成本较高。如果用纯度较高的镁盐生产氢氧化镁,可以制备出高纯度的氢氧化镁,但成本较高,如用纯度较低的镁盐作为原料生产氢氧化镁,成本仍然很高。 因此,以海水(包括地下浓海水)制盐后的苦卤水为原料生产氢氧化镁更为合适。

5.为了提高氢氧化镁的阻燃性能,除上述方法用表面活性剂制备的氢氧化镁进行表面改性处理外,还可以从各种牌号的氢氧化镁的制备中考虑,因为结晶氢氧化镁的比表面积小,在聚合物中的分散性和相容性好, 已在美国、日本和其他国家进行研究。在20世纪80年代末和90年代初,日本开发了各种形式的氢氧化镁,他们认为更好的一种是球形氢氧化镁,因为它的比表面积比前两种小,它在聚合物中具有更好的分散性和相容性,并且具有更好的机械性能(如拉伸强度, 弯曲强度和弯曲模量等)。由于其比表面积小,对二氧化碳吸收的影响相对较小,可以防止阻燃材料的发白。

目前国内外对各种功能结构材料的研究较多,在镁系列的功能和结构材料方面,氧化镁研究较多,氢氧化镁作为功能结构材料研究较少,其中美国、日本等国家研究较多。 上述氢氧化镁的不同晶型具有更好的阻燃性和增加机械强度(所谓的增强剂)的双重作用。

在制备片状、纤维状和球形氢氧化镁的方法中,日本采用水热法,即利用氢氧化钠和镁盐溶液得到胶体氢氧化镁,然后在高压釜或反应釜中,在一定的压力和温度下,加热几个小时,就可以制备出不同晶形的氢氧化镁(其实 直接在高压釜或反应釜中生成结晶氢氧化镁)。结晶氢氧化镁的比表面积与压力关系较大,压力越大,比表面积越小,成反比。

我国结晶阻燃级氢氧化镁的发展比日本落后约15年,目前尚无这方面的报道,我国沿海镁(可再生)资源非常丰富,应充分利用这一有利条件,开发我国自主知识产权的创新技术。

6、据悉,一些欧洲国家(如德国、荷兰等)近几年对使用多溴联苯醚作为阻燃剂提出了反对或限制。 目前,欧盟已提出禁止使用五溴二苯醚、八溴二苯醚和十溴二苯醚三种溴化阻燃剂,并限制了禁用时间表。 虽然美国、日本等国有不同的看法,但不可否认的是,多溴二苯醚在阻燃时会产生有毒物质。 因此,如何解决这一问题,就成为多溴二苯醚能否作为可持续发展的阻燃剂的问题。 解决这一问题的办法之一是开发溴化复合阻燃剂,这种阻燃剂可以抑制有毒物质的产生,因此高效多溴联苯醚等阻燃剂仍有发展空间。

河北美溪生物科技表示,氢氧化镁具有良好的阻燃效果,而且无毒且具有抑烟作用,在分解温度相近的条件下加入多溴联苯醚,在多溴联苯醚具有阻燃性时,可以抑制有毒物质的产生,并且不影响多溴联苯醚的阻燃效果, 并能起到协同阻燃作用。不仅可以这样考虑上述情况,而且从不影响(或影响不大)阻燃剂效果和降低阻燃剂生产成本的考虑出发,氢氧化镁的添加量不限于上述三种,溴化阻燃剂的品种可以扩大。 在这方面,国外(如日本等国家)已经研究了多种含有镁和溴化合物的阻燃剂,我国也有一些人进行了初步的尝试。 应该说,利用氢氧化镁解决上述问题,是值得研究和应用前景的重要发展方向。

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