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纳米氢氧化镁阻燃机理及阻燃效率研究

 

氢氧化镁作为阻燃剂的阻燃机理为:氢氧化镁受热分解时,释放出H20,同时吸收大量的潜热,这就降低了树脂在火焰中实际承受的温度,具有抑制高聚物分解和可燃性气体产生、的冷却效应。分解后生成的MgO是良好的耐火材料,也能帮助提高树脂抵抗火焰的能力,而且氢氧化镁的热分解温度高达340℃,因此,其阻燃性能十分优越。
 
但普通氢氧化镁用于聚合物阻燃的主要缺点是阻燃效率低以及与基体的相容性差,要使材料的阻燃性能达到一定要求,氢氧化镁的添加量通常要高达50%以上,这样会对材料的力学性能和加工性能影响很大,难以达到使用要求。为了使氢氧化镁能更好地用于塑料阻燃,国内外不少研究机构已成功地开发出了不同性能的氢氧化镁。美国Solem公司开发出了分散性良好,加工温度可达332℃的优质氢氧化镁。日本协和化学工业自1973年开始研究特殊大晶粒,低比表面积的氢氧化镁,1975年研究成功。该机构最近又开发出了氢氧化镁薄片状粒子和纤维状结晶,但该项技术并未公开。大连理工大学也曾研制出晶粒尺寸大、比表面积小、具有优良阻燃性能的新型氢氧化镁。江苏海水综合利用研究所、兰州化学工业公司研究院以及中科院青诲盐湖研究所等相继致力于研制特殊晶形的氢氧化镁阻燃剂。
   
应用研究表明:当加入的氢氧化物粒径减小到1μm时,其阻燃聚合物体系的氧指数显著提高。不少文献报道随着粒径的减小,无机粒子对聚合物材料有增强增韧的作用。因此,超细化成为氢氧化镁阻燃剂的一个重要发展方向。在材料科学里面,人们将超细微粒子称谓纳米粒子,是一种介于固体和分子间的亚稳中间态物质。纳米氢氧化镁(VK-MHT01)是指颗粒粒度介于1-100nm的氢氧化镁,作为一种纳米材料,它具有纳米材料所具有的共同特点,即小尺寸效应,量子尺寸效应,表面效应,宏观量子效应等,用它填充于复合材料中能大大提高材料的阻燃性能、力学性能和其它性能。研究表明,采用纳米氢氧化镁(VK-MHT01)的塑料阻燃性能优于普通Mg(OH)2填充的塑料,具有更好的机械加工性,与含磷和卤素的有机阻燃剂相比,纳米氢氧化镁无毒,无味,且具有阻燃,填充,抑烟三重功能,是开发阻燃聚合物的理想添加剂,已受到人们的广泛关注。
   
姚佳良等研究了纳米氢氧化镁与微米氢氧化镁填充聚丙烯(PP)体系的阻燃性能、流动性能和力学性能。实验结果表明:添加相同质量分数Mg(OH)2时,纳米Mg(OH)2填充体系的阻撩燃性能要好于微米Mg(OH)2填充体系,并在填充量为60%时达到V-0级标准,且发烟量少,流动性能和力学性能也要好于微米Mg(OH)2填充体系。