氫氧化鎂阻燃劑在塑料領(lǐng)域的應(yīng)用研究概述

塑料是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中常用的材料。塑料易燃燒且在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)和煙霧，有效提高塑料的阻燃性是實(shí)際應(yīng)用中需要解決的問(wèn)題。氫氧化鎂(MH)是一種環(huán)境友好型綠色無(wú)機(jī)阻燃劑，具有良好的阻燃、抑煙和填充效果，其分解溫度高且分解時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒有害污染物，同時(shí)MH可以與其他阻燃劑協(xié)同使用，達(dá)到更高的阻燃效果。

01.氫氧化鎂阻燃劑在PP中的應(yīng)用

PP具有低毒性、低成本、良好的電絕緣性、較好的加工性和耐化學(xué)腐蝕性，滿(mǎn)足汽車(chē)、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。但是PP易燃燒，燃燒速度快，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生熔融液滴，并且釋放大量有毒煙霧，因此提高PP的阻熱性能很重要。陳靈智等以硫酸鎂、氨水和活性炭為原料制備活性炭改性MH阻燃劑，并將其應(yīng)用到PP聚合物。結(jié)果表明：將改性MH阻燃劑應(yīng)用到PP中，PP的極限氧指數(shù)(LOI)由19.6%提高至28.9%，明顯改善其阻燃性能。

02.氫氧化鎂阻燃劑在聚苯乙烯（PS）中的應(yīng)用

PS具有價(jià)格低、易加工、防腐蝕、抗沖擊能力強(qiáng)、耐用性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、裝飾、電氣、交通等行業(yè)。PS的LOI值較低，易燃燒、離開(kāi)火源后可繼續(xù)燃燒，在燃燒過(guò)程中釋放大量熱量、有毒煙氣，產(chǎn)生嚴(yán)重熔滴，限制其廣泛應(yīng)用。研究人員在PS中添加MH，研究其阻燃效果的改變。結(jié)果表明：隨著MH添加量的增加，PS熱降解過(guò)程中產(chǎn)生的CO2不斷減少，殘?zhí)苛考眲∩仙?，揮發(fā)物和半揮發(fā)物含量增多，說(shuō)明MH的加入改變了PS的阻燃性，提高了其燃燒溫度，改變了其燃燒機(jī)理。

03.氫氧化鎂阻燃劑在PVC中的應(yīng)用

PVC也是一種常見(jiàn)的熱塑通用塑料，廣泛應(yīng)用于薄膜、管道、墻板和電氣材料（尤其是電纜絕緣護(hù)皮）等領(lǐng)域中，可以分為硬質(zhì)PVC和軟質(zhì)PVC。硬質(zhì)PVC添加的增塑劑量較少，其阻燃性能優(yōu)于軟質(zhì)PVC。但PVC含有氯，燃燒分解時(shí)產(chǎn)生氯化氫氣體，同時(shí)產(chǎn)生大量有毒有害煙霧，因此在提高PVC阻燃性的同時(shí)還需要關(guān)注PVC燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量煙霧。

MH阻燃劑能夠在提高PVC阻燃性能的同時(shí)減少有毒有害氣體的排放，可應(yīng)用于PVC復(fù)合材料中。吳建寧等采用不同改性劑對(duì)MH進(jìn)行表面改性，并研究了改性MH對(duì)PVC力學(xué)性能和阻燃能力的影響。結(jié)果表明：以硬脂酸鋅為改性劑的改性效果好，吸油值為33.39%，得到的MH顆粒分散較均勻，團(tuán)聚現(xiàn)象明顯改善，且明顯改善了PVC的阻燃能力，但是對(duì)PVC的拉伸強(qiáng)度造成了一定影響。

04.氫氧化鎂阻燃劑在PE中的應(yīng)用

PE具有優(yōu)良的加工性、電絕緣性、力學(xué)性能以及耐高低溫性能，被廣泛應(yīng)用于建筑、電氣、醫(yī)療等行業(yè)，但其LOI值僅為17.4%左右，易燃燒，限制其應(yīng)用范圍。提高PE的阻燃性也是研究的熱點(diǎn)，PE常用阻燃劑有鹵素類(lèi)、磷氮類(lèi)、鋁/鎂類(lèi)無(wú)機(jī)阻燃劑等，但MH具有成本低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)而受到青睞。

陶君以3種不同粒徑的MH作為阻燃劑，與PE混合制成復(fù)合材料，并對(duì)其力學(xué)性能、電學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及阻燃性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：MH能明顯提升PE的阻燃性和熱穩(wěn)定性，當(dāng)MH粒徑為3.1μm時(shí)復(fù)合材料的綜合性能佳，其拉伸強(qiáng)度為16.1 MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為400%、LOI值為22.3%、熱釋放速率峰值(PHRR)為270 kW/m2，體積電阻率為5.2×1013Ω·m。

05.氫氧化鎂阻燃劑的挑戰(zhàn)及展望

雖然氫氧化鎂作為一種綠色環(huán)保、阻燃效果優(yōu)良、成本較低的阻燃材料，可廣泛應(yīng)用于塑料行業(yè)，但是由于MH為添加型阻燃劑，需要大量添加才能夠達(dá)到較高的阻燃要求；而且MH具有強(qiáng)極性，親水性強(qiáng)，在高分子中不易分散，易產(chǎn)生團(tuán)聚，這會(huì)導(dǎo)致與塑料之間的相容性較差，制得的復(fù)合塑料的強(qiáng)度下降、加工性和流動(dòng)性變差，限制其大規(guī)模應(yīng)用于塑料產(chǎn)業(yè)。

今后可通過(guò)加強(qiáng)MH的超細(xì)化，開(kāi)發(fā)新型表面改性劑、與其他阻燃劑復(fù)配以及微膠囊技術(shù)等方面的研究，在提高M(jìn)H阻燃性的同時(shí)，提高與塑料的相容性，減少其對(duì)塑料力學(xué)性能的影響，從而擴(kuò)大MH在塑料阻燃領(lǐng)域的應(yīng)用。