2、阻燃剂


定义：阻燃剂是用以提高材料抗燃性，即阻止材料被 引燃及抑制火焰传播的助剂。 分类：添加型和反应型 按阻燃元素的种类，阻燃剂常分为卤系、有机磷 系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、铝-镁系、无机 磷系、硼系、钼系等。 用途：阻燃剂主要用于阻燃合成和天然高分子材料(包 括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等)中，在 材料中添加阻燃剂，有助于材料减低可燃性、防止火 势蔓延、减少烟雾发生、缩小毒性。
一个理想的阻燃剂须满足以下条件： (1) 阻燃效率高，获得单位阻燃效能所需的用量少； (2) 本身低毒或无毒，燃烧时生成的有毒和腐蚀性气体 量及烟量尽可能少； (3) 与被阻燃基材的相容性好，不易迁移和渗出； (4) 具有足够高的热稳定性，在被阻燃基材加工温度下 不分解，但分解温度也不宜过高，在250℃~400℃为宜； (5) 不致过多恶化被阻燃基材的加工性能和最后产品的 机械性能及电气性能； (6) 具有可接受的紫外线稳定性和光稳定性； (7) 原料来源充足，制造工艺简便，价格低廉。


2MgCl2 + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2Mg(OH)Cl↓
Mg(OH)Cl + H2O → Mg(OH)2↓+ HCl ↑


(2) 卤水的氨水合成法 该方法以卤水为原料，经净化除杂后，在一定温度下加入 氨水进行合成反应，再经水热处理、固液分离、表面处理 、干燥、气流粉碎，即可制成阻燃剂型氢氧化镁。该过程 的化学反应用下式表示： MgCl2 + 2NH3•H2O → Mg(OH)2↓ + 2NH4Cl
的目的。
阻燃剂氢氧化镁要求颗粒表面极性小、粒子不易集 聚或成团结块，在非极性材料中具有很好的相容性和分 散性。阻燃剂氢氧化镁的特性包括： (1) 具有纤维状或片状的晶型构造，这样可以大大改善高 分子材料的挠曲强度和延伸率； (2) 化学纯度高； (3) 比表面积一般小于 20m2/g ；燃烧时不产生有毒或腐蚀 性气体，约在340~430℃范围分解；
3、氢氧化镁阻燃机理




氢氧化镁是一种环保型绿色阻燃剂，它在生产、使用 过程中均无有害物质排放，而且还能中和燃烧过程中 产生的酸性与腐蚀性气体。 氢氧化镁的热分解温度高，具有较高的热稳定性，可 以使添加氢氧化镁的合成材料能承受更高的加工温度 ，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； 氢氧化镁粒径细，对设备磨损小，利于加工设备的使 用寿命；同时原料易得，生产成本低，具有相当强的 竞争力。 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等塑料、橡胶行业｡



七十年代：重点研究降低可燃性； 八十年代：重点研究防止火焰蔓延和火势扩散； 采用的阻燃剂有—氢氧化铝、氢氧化镁、锑系统、磷 氮系统、氯化系统、溴化系统、硼酸系统。 九十年代以后：注意毒性、防烟雾、环境保护； 采用的阻燃剂有氢氧化铝、氢氧化镁。 氢氧化铝 、氢氧化镁可阻燃、减少烟雾产生、对环境无污染。 21世纪：阻燃剂的发展趋势是高效、抑烟、无毒、无 公害，无机阻燃剂正具备这些特点，成为阻燃剂领域 中倍受关注和极具发展前景的系列品种。
4.2 氢氧化镁的化学合成法
(1) 苦卤水—石灰中和法

以廉价的苦卤水和石灰为原料，在选定的温度和浓度下发 生反应，生成针状碱式氯化镁，再经水热(密封的压力容 器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应)
处理，制成纤维状的氢氧化镁，随后用阴离子表面活性剂
进行表面处理，再经洗涤、过滤、干燥、粉碎，即可制得 阻燃剂新型氢氧化镁产品。其工艺原理如下：
(4) 大量用于聚合物作阻燃、消烟，其经济性和实用性能 优于氢氧化铝。
4、氢氧化镁的制备
4.1 氢氧化镁的机械粉磨法制备
采用破碎、超细粉磨、表面改性的方法制备粉 磨水镁石阻燃剂，一般粒度可以达到 1.5 微米 左右。目前，国内主要采用干法、气流磨粉碎 工艺进行水镁石的超细粉磨，工艺简单，但电 耗较高。应重点开发湿法超细粉磨（搅拌磨） 、湿法改性水镁石阻燃剂的制备工艺。
Mg(OH)2
MgO+2H2O
1)氢氧化镁受热分解时产生氧化镁和水，同时吸收大量的热， 降低了材料表面的火焰实际温度; 2)释放出的水汽冲淡了表面氧气的浓度，使表面燃烧较难进行
3)氢氧化镁有利于形成表面炭化层，阻止热量和氧气的进入；
4)同时分解生成的氧化镁是良好的耐火材料，覆盖于高聚物表 面，能提高高聚物抵抗火焰的能力，达到隔绝空气阻止燃烧
(4) 白云石多级碳化—水解合成法 白云石经煅烧、消化、净化、多级碳化而制成重镁水
，分离去除碳酸钙沉淀（加工为轻钙或活性钙），用氨水
调节pH值为8.0~9.0，再经水热处理等过程即可制成阻燃剂
级氢氧化镁，产品粒径平均在30~45nm，与高分子材料间 的相容性和分散性能很好。其制备过程可用如下反应式表
示：
CaCO3•MgCO3→CaO+MgO+2CO2↑ CaO+MgO+2H2O→Ca(OH)2+ Mg(OH)2
Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2→CaCO3↓+Mg(HCO3)2+H2O
Mg(HCO3)2+2NH3•法
菱镁矿经煅烧、盐酸处理而制成氯化镁溶液，经除杂后， 加入氨水中和，水热处理后而制成氢氧化镁，再经表面改 性处理，干燥和粉碎，即得到阻燃剂成品，其反应式为： MgCO3 → MgO + CO2↑ MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O MgCl2 + 2NH3•H2O → Mg(OH)2↓+ 2NH4Cl


物理性质：白、浅绿、灰或棕色、硬度2.5、密 度2.35g/cm3 用途：水镁石是优质炼镁原料。水镁石经焙烧 后，制成方镁石，方镁石是高级耐火材料。 方 镁石还可用于无线电陶瓷零件、电热器的填料 。用水镁石生产的填料，用于塑料、粘接剂、 合成橡胶、墨水、颜料、电焊条涂层。塑料的 阻燃、阻烟雾材料。