铝-镁系阻燃剂


用于聚丙烯的铝-镁系阻燃剂以氢氧化铝、氢氧化镁为主。这类物质具有热稳定性好、无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体、发烟量小等优点。但是其在高分子材料中单独使用添加量大,填充量大于50%(wt)时才能使高分子材料具有一定的阻燃效果。由于与聚丙烯的相容性差，在聚丙烯中难以均匀分散，而且，高填充量必将影响聚丙烯的力学性能。目前，表面改性处理、协同复合技术和粒度超细化是铝-镁系阻燃剂主要的研究方向。





1.阻燃机理

氢氧化铝受热分解过程是一个吸热的反应(吸热量约为2kJ/g)，可带走燃烧产生的大量热量，降低燃烧界面的温度;此外，分解产物之一是水蒸气，可起到降温和稀释氧气以及可燃气体的浓度的作用;另一分解产物氧化铝为致密的无机氧化物粉体，可覆盖在聚丙烯阻燃材料表面，形成一层具有隔热隔氧作用的保护炭层，同时还具备抑烟的效果。

氢氧化镁阻燃机理与氢氧化铝类似，但氢氧化镁分解温度为340~490℃，比氢氧化铝高得多，热稳定性相对较好，在消烟抑烟性能上也优于氢氧化铝，而反应的吸热量则相对氢氧化铝少一些，此外，Mg(OH)2可以加速塑料表面炭化，而Al(OH)3无此作用。在相同的添加量下，二者对聚丙烯的阻燃效果并没有明显的差别，然而，Mg(OH)2比Al(OH)3更适合作为加工温度较高的聚合物的阻燃剂;通常两种阻燃剂协同作用比单独使用能达到更好的阻燃效果，其协同阻燃机理为，氢氧化铝发挥阻燃作用温度较低，但吸热量较大，可以有效抑制温度的上升，在温度较高时，氢氧化镁发生脱水吸热反应起阻燃作用，两者复合，扬长避短，可扩宽发挥阻燃作用的温度范围和延长发挥阻燃效应的时间，从而起到协效阻燃的作用。


2.常用配方

研究表明，氢氧化镁与硼酸锌、膨胀石墨、红磷、蒙脱土等复配协效阻燃聚丙烯，两者共同作用可以发挥比自身单独作用更优异的阻燃性能;氢氧化铝、氢氧化镁的粒径与性能有很大关系，粒径越小，比表面积就越大，一般其阻燃效果就越好。如在细化氢氧化铝的技术上，美国Solem公司的牌号为Halofree的无卤、低烟、无毒、无腐蚀性及高热稳定性阻燃剂，即是以改性氢氧化铝为基体的无机阻燃剂。
 
目前，氢氧化镁开发应用的有纳米型氢氧化镁、颗粒级氢氧化镁、纤维状氢氧化镁，其直径为0.1~0.5um，长10~50um，既有补强又有阻燃作用，而且不影响加工性能。超细化的无机粉体，由于表面能比较高，容易团聚，在聚合物基体材料中分散性不好，因此需要对其进行表面活化改性。表面活性化主要是用硅烷类或钛酸酯类偶联剂对Al(OH)3和Mg(OH)2进行表面处理，以改良无机粉体在聚合物基体材料中的分散性和相容性。

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