王薇 (濰坊科技學院化工與環(huán)境學院 山東262700)

近些年以來，在國內(nèi)，氫氧化鎂是一種新的無機阻燃劑，這種阻燃劑的特點是原料豐富、價格低廉、無腐蝕性、抑煙、無毒，熱穩(wěn)定性好和溫度高，是一種環(huán)保型綠色阻燃劑，因此引起廣泛關(guān)注。纖維狀氫氧化鎂是指長徑比在15以上的結(jié)晶氫氧化鎂，是目前研究最深入、最廣泛的氫氧化鎂阻燃劑之一，它既具有氫氧化鎂的共性，又具有自身的特性，受到研究者的廣泛關(guān)注。本文主要論述了纖維狀氫氧化鎂的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，改性和合成。

一、性質(zhì)與結(jié)構(gòu)

氫氧化鎂在進行受熱分解的過程中，水分被大量地釋放出來，與此同時，也將大量的潛熱加以吸收，這使得樹脂在火焰當中的溫度大大地降低，它能夠避免可燃性氣體的產(chǎn)生與高聚物的分解。其中，在分解之后所產(chǎn)生的氧化鎂的耐火性是非常好的，可以使得樹脂的抗火焰性能增強，并且氫氧化鎂的熱分解能夠到340℃，因此，它具有非常強的阻燃性能。普通的氫氧化鎂大部分是無定型顆粒或者是六方晶形的，在晶粒之間的凝聚成團性是非常強的，二次凝聚是它的趨向，所以在樹脂當中具有非常差的分散性，在應(yīng)用它填充阻燃劑的時候，能夠大大地影響材料的機械強度與物理性能。纖維狀氫氧化鎂沒有晶粒界，長徑較大，缺陷數(shù)比多晶小，在進行結(jié)晶的過程中能夠使得一定高度的原子排列結(jié)構(gòu)形成，如果容納不了，就能夠使得強度的結(jié)構(gòu)缺陷削弱，比如結(jié)構(gòu)不完整、位錯和空洞等，進而使得基本的晶體形成。因為它具有相對完整的晶體結(jié)構(gòu)，較少存在缺陷，所以它的模量與強度都跟晶體的理論值是接近的，這是普通的材料所遠遠不能及的。在高分子材料當中進行添加的時候，不但具備阻燃的效果，而且還可以使得材料的機械性能得以改善，具備很好的補強效果，可以使得制件的外觀美化，能夠在高分子材料當中普遍地應(yīng)用。

二、表面改性法

主要有兩種表面改性的處理法，也就是濕法與干法。濕法指的是把纖維狀氫氧化鎂跟適量的去離子水與表面改性劑，在反應(yīng)器當中加入，隨后對處理時間、攪拌速率、溫度進行控制，以使處理的效果得以保障。在處理完之后，進行過濾和洗滌。最后在一定的溫度之下進行干燥，從而將纖維狀氫氧化鎂阻燃劑制得。在水當中，具有較強穩(wěn)定性的表面改性劑，比如陰離子表面活性劑，通常都使用濕法。干法指的是使用一定的溶劑稀釋改性劑之后，在氫氧化鎂粉末上進行噴淋，在捏合機當中，對處理時間與溫度進行一定的控制，以確保改性的效果。對于一些不能夠耐水的表面改性劑，比如絕大部分的偶聯(lián)劑，僅僅可以在溶解稀釋在惰性有機溶劑當中，通常都使用干法。稀釋偶聯(lián)劑，能夠確保在氫氧化鎂表面分散偶聯(lián)劑。通常使用石油醚，二甲苯和甲苯等惰性溶劑。

三、合成法

1、水熱法與溶劑熱法

第一，水熱法。水熱法的溶劑是水，在相應(yīng)的溫度（在超臨界溫度與水沸點間，100℃～373℃）與壓力下，實施化學反應(yīng)。跟常壓常溫比較，水熱狀態(tài)物質(zhì)的化學和物理特性發(fā)生了不小的改變，不但能夠使得新的化學反應(yīng)產(chǎn)生，而且也能夠大大地提高反應(yīng)速度。在水熱狀態(tài)下對粒子的生長速度進行控制，能夠制得大小，結(jié)構(gòu)和形貌都可控的產(chǎn)物。

第二，溶劑熱法。溶劑熱法跟水熱法的原理是相近的，它能夠以有機溶劑取代水，這使得水熱法的使用范圍大大地拓寬。有機溶劑的作用是充當?shù)V化劑，媒介與傳遞壓力。與此同時，有機溶劑自身的一些特點，比如熱穩(wěn)定性和配位綜合性能等，這使得人們以動力學、熱力學的角度去看待晶體生長的特點和化學反應(yīng)的實質(zhì)。

2、沉淀法

第一，直接沉淀法。直接沉淀法指的是將沉淀劑加入到Mg2+的溶液當中，在溶液當中析出所產(chǎn)生的沉淀。主要有CO(NH2)2，氨水和氫氧化鈉這些沉淀劑。

第二，沉淀轉(zhuǎn)化法。沉淀轉(zhuǎn)化法指的是結(jié)合化合物間不一樣的溶解度，通過改變表面活性劑的用量，轉(zhuǎn)化溫度和沉淀轉(zhuǎn)化劑濃度等避免顆粒之間的團聚和顆粒的生長。

第三，反向沉淀法。反向沉淀法指的是在合成的時候?qū)⒊恋韯┨砑拥胶墟V離子的溶液當中。這樣就不需要再通過等電點區(qū)間，讓所產(chǎn)生的沉淀微粒的電荷是一樣的，這就使得沉淀微粒之間不再凝聚。

四、展望

我國優(yōu)質(zhì)菱鎂礦和水鎂石礦產(chǎn)資源儲量很大，擁有豐富的鎂資源，研制附加值高、性能優(yōu)良的纖維狀氫氧化鎂阻燃劑，是未來阻燃劑更新?lián)Q代的客觀需求。但由于纖維狀氫氧化鎂生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高，對生產(chǎn)設(shè)備要求嚴格，所以不能廣泛地進行工業(yè)化生產(chǎn)。結(jié)合我國國情和資源占有情況，今后有如下工作需要開展：纖維狀氫氧化鎂的制備方法及制備過程中反應(yīng)機理、結(jié)晶動力學、熱力學等基礎(chǔ)理論研究；纖維狀氫氧化鎂表面改性技術(shù)研究及新型表面改性劑的開發(fā)；作為阻燃劑應(yīng)用于不同高分子材料中的阻燃性能及機械力學性能研究。纖維狀氫氧化鎂的制備、表面改性、應(yīng)用等一系列工作若取得成功，將極大推動阻燃劑領(lǐng)域的發(fā)展，必將開辟一個綠色環(huán)保無機阻燃劑新時代。

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