全面了解氫氧化鎂阻燃劑的製備與應用

Mondo 科學 更新 2024-02-01

河北美喜生物科技表示,在阻燃氫氧化鎂的開發中,美國、日本等國家的產能已達1萬噸。 自20世紀80年代以來,該領域進行了大量開發,80年代中期以後,進入生產規模。 相比之下,我國的差距約為15年。 根據國外的情況,這方面存在哪些問題?

1、氧化鎂用量可高達60%,橡膠、塑料、電線電纜等材料的物理機械效能可能降低(特別是抗拉強度、彎曲強度等機械強度的變化)。 因此,如何減少氫氧化鎂的用量,保持其高阻燃性和阻燃材料良好的力學效能,仍是國外不斷研究的問題。

2.在高分子材料中加入氫氧化鎂後,經過一定時間後,它吸收空氣中的二氧化碳,使材料變白,特別是對於有色橡膠、塑料、電線電纜。 這種美白稱為白化病。 它不僅直觀地影響阻燃材料的外觀,而且因為部分氫氧化鎂在吸收二氧化碳後變成鹼性碳酸鎂,雖然也是阻燃劑,但不如氫氧化鎂阻燃,其力學效能也有所下降。 因此,國外已經開發出一種解決方案,即在氫氧化鎂中加入新增劑(如氧化鎳等),既能抑制白化現象,又能產生提高阻燃性的協同效應。 改變氫氧化鎂的形狀還可以減少漂白的發生,例如球狀氫氧化鎂由於其比表面積較小。 我們在這方面的工作尚未得到報道。

3.目前普遍認為氫氧化鎂作為阻燃劑必須在表面處理,但根據美國公司生產的氫氧化鎂,它不經過表面處理,可以應用於PVC和其他熱塑性塑料。 從這個角度來看,阻燃級氫氧化鎂是否必須進行表面處理,取決於應用的具體情況。

氫氧化鎂的表面處理也與其結構有關。 如果是無定形的,氫氧化鎂表面處理的必要性就更為重要。 在以晶體結構為主的氫氧化鎂的情況下,表面處理的問題並不那麼突出。 其原因是前者比表面積大,與聚合物的相容性差,而後者的比表面積小,在與聚合物的相容性上優於前者。

4、製備阻燃氫氧化鎂的原料有4種,一種是利用鎂礦(包括菱鎂礦、白雲石和銠等),二是各種鎂鹽(包括氯化鎂、硫酸鎂等),第三種是海水鹽醃製後的苦滷水,第四種是鹽湖滷水。

考慮到高純低成本氫氧化鎂的製備,河北鎂習生物科技表示,製鹽後海水(包括地下濃海水)的苦滷水含量遠低於鎂礦和鹽湖滷水,提純工藝簡單,易於製備高純氫氧化鎂(98%), 而後者去除雜質的提純過程相對複雜,成本較高。如果用純度較高的鎂鹽生產氫氧化鎂,可以製備出高純度的氫氧化鎂,但成本較高,如用純度較低的鎂鹽作為原料生產氫氧化鎂,成本仍然很高。 因此,以海水(包括地下濃海水)製鹽後的苦滷水為原料生產氫氧化鎂更為合適。

5.為了提高氫氧化鎂的阻燃性能,除上述方法用表面活性劑製備的氫氧化鎂進行表面改性處理外,還可以從各種牌號的氫氧化鎂的製備中考慮,因為結晶氫氧化鎂的比表面積小,在聚合物中的分散性和相容性好, 已在美國、日本和其他國家進行研究。在20世紀80年代末和90年代初,日本開發了各種形式的氫氧化鎂,他們認為更好的一種是球形氫氧化鎂,因為它的比表面積比前兩種小,它在聚合物中具有更好的分散性和相容性,並且具有更好的機械效能(如拉伸強度, 彎曲強度和彎曲模量等)。由於其比表面積小,對二氧化碳吸收的影響相對較小,可以防止阻燃材料的發白。

目前國內外對各種功能結構材料的研究較多,在鎂系列的功能和結構材料方面,氧化鎂研究較多,氫氧化鎂作為功能結構材料研究較少,其中美國、日本等國家研究較多。 上述氫氧化鎂的不同晶型具有更好的阻燃性和增加機械強度(所謂的增強劑)的雙重作用。

在製備片狀、纖維狀和球形氫氧化鎂的方法中,日本採用水熱法,即利用氫氧化鈉和鎂鹽溶液得到膠體氫氧化鎂,然後在高壓釜或反應釜中,在一定的壓力和溫度下,加熱幾個小時,就可以製備出不同晶形的氫氧化鎂(其實 直接在高壓釜或反應釜中生成結晶氫氧化鎂)。結晶氫氧化鎂的比表面積與壓力關係較大,壓力越大,比表面積越小,成反比。

我國結晶阻燃級氫氧化鎂的發展比日本落後約15年,目前尚無這方面的報道,我國沿海鎂(可再生)資源非常豐富,應充分利用這一有利條件,開發我國自主智財權的創新技術。

6、據悉,一些歐洲國家(如德國、荷蘭等)近幾年對使用多溴聯苯醚作為阻燃劑提出了反對或限制。 目前,歐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種溴化阻燃劑,並限制了禁用時間表。 雖然美國、日本等國有不同的看法,但不可否認的是,多溴二苯醚在阻燃時會產生有毒物質。 因此,如何解決這一問題,就成為多溴二苯醚能否作為可持續發展的阻燃劑的問題。 解決這一問題的辦法之一是開發溴化復合阻燃劑,這種阻燃劑可以抑制有毒物質的產生,因此高效多溴聯苯醚等阻燃劑仍有發展空間。

河北美溪生物科技表示,氫氧化鎂具有良好的阻燃效果,而且無毒且具有抑煙作用,在分解溫度相近的條件下加入多溴聯苯醚,在多溴聯苯醚具有阻燃性時,可以抑制有毒物質的產生,並且不影響多溴聯苯醚的阻燃效果, 並能起到協同阻燃作用。不僅可以這樣考慮上述情況,而且從不影響(或影響不大)阻燃劑效果和降低阻燃劑生產成本的考慮出發,氫氧化鎂的新增量不限於上述三種,溴化阻燃劑的品種可以擴大。 在這方面,國外(如日本等國家)已經研究了多種含有鎂和溴化合物的阻燃劑,我國也有一些人進行了初步的嘗試。 應該說,利用氫氧化鎂解決上述問題,是值得研究和應用前景的重要發展方向。

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