國(guó)外氫氧化鎂阻燃劑的使用現(xiàn)狀
在國(guó)外所消耗的無(wú)機(jī)礦物型阻燃劑中, 氫氧化鋁居首位, 氫氧化鎂居第二。但由于氫氧化鎂分解溫度比氫氧化鋁高出110~ 140 , 因此更適合高溫?zé)崴苄运芰霞庸ぁ?br />
美國(guó)是目前世界上氫氧化鎂產(chǎn)量最大、品種最多的國(guó)家, 用于不同用途的氫氧化鎂達(dá) 14 種, 作阻燃劑 用 的有 10 個(gè) 品 種。1996 年美 國(guó) 產(chǎn) 量 為39. 5 萬(wàn) t , 1997 年產(chǎn)量為 30. 7 萬(wàn) t , 由 6 家主要公司的9 個(gè)廠家生產(chǎn)。
其中作為阻燃劑用的氫氧化鎂用量為 1. 5 萬(wàn)~ 2. 0 萬(wàn) t。近幾年來(lái), 氫氧化鎂阻燃劑的年增加率為 8%, 目前仍維持這一水平, 到2005 年年增長(zhǎng)率可能會(huì)達(dá)到 10% ~ 20% 。如果鹵素類阻燃劑受到限制, 其增長(zhǎng)率將會(huì)更高。
日本氫氧化鎂的生產(chǎn)和應(yīng)用至少有 20 多年的歷史, 其在 1996 年的生產(chǎn)能力 46 萬(wàn) t, 其中阻燃劑級(jí)氫氧化鎂不少于 1. 4 萬(wàn) t。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 目前日本氫氧化鎂生產(chǎn)能力達(dá)到 50 萬(wàn) t, 其中用于阻燃劑氫氧化鎂超過(guò) 2. 4 萬(wàn) t。其大部分生產(chǎn)廠家均從海水、鹵水制取, 是典型的鹽化工生產(chǎn)路線。同時(shí), 一些公司也把注意力放在水鎂石的綜合利用上。
中國(guó)氫氧化鎂阻燃劑的使用現(xiàn)狀
中國(guó)生產(chǎn)氫氧化鎂資源種類和來(lái)源具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。從 20 世紀(jì) 80年代后期開(kāi)始進(jìn)行氫氧化鎂開(kāi)發(fā)研究, 但生產(chǎn)廠家只有 5~ 7 家, 最大規(guī)模為1 000 t / a, 1998 年不同規(guī)格氫氧化鎂生產(chǎn)能力估計(jì)為1. 0 萬(wàn)~ 1. 2 萬(wàn) t/ a。同時(shí), 生產(chǎn)的氫氧化鎂絕大部分為質(zhì)次低價(jià)的產(chǎn)品, 純度低于 96%, 且粒度分布很寬, 致使產(chǎn)品的應(yīng)用面受限制, 生產(chǎn)高純度微細(xì)產(chǎn)品的廠家報(bào)道不多。到 1999 年, 氫氧化鎂阻燃劑生產(chǎn)能力為 1. 3 萬(wàn) t, 分別由山東膠州古河鎂鹽廠、山東?；瘓F(tuán)、上海振泰化工廠、連云港堿廠和河北武邑化工廠生產(chǎn), 其主要生產(chǎn)技術(shù)為合成法, 但能作為阻燃劑的產(chǎn)品很少。
磷酸三苯酯tpp是種含磷元素的無(wú)鹵環(huán)保型阻燃劑，面上大多數(shù)產(chǎn)品為自色片狀結(jié)晶，改產(chǎn)品為自色結(jié)晶性粉末，也更用于溶解于有機(jī)溶劑，TPP不溶于水，溶于苯、氯仿、醚和而酮，微溶于Z醇。微具芳香氣味，微有潮解性，不易燃燒。熔點(diǎn)約50℃，受熱時(shí)快速熔化成箍狀，潤(rùn)精效果極佳，常作為阻燃增塑潤(rùn)精劑使用。它在許多塑料和樹(shù)脂用作阻燃劑，如酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)酯等。
近年來(lái), 不少研究者根據(jù)中國(guó)資源情況, 提出了以水鎂石作為原料, 經(jīng)處理后作為阻燃劑的研究, 并取得了一定的進(jìn)展。如: 張斌對(duì)水鎂石經(jīng)超細(xì)粉碎后, 經(jīng)鈦酸酯、硬酯酸鈉等偶聯(lián)劑和表面活性劑處理,應(yīng)用于 PP 材料中, 取得良好的復(fù)合和阻燃性能; 李洪慶等利用水鎂石為原料, 經(jīng)過(guò)油酸鈉表面處理, 作為 LDPE 的阻燃材料, 具有明顯的消煙和阻燃作用; 安悅等利用水鎂石填充聚丙烯阻燃性能的研究, 結(jié)果表明, 當(dāng)填充量達(dá)到 40 份時(shí), 可作阻燃材料, 并具有良好消煙性能, 達(dá)到 60 份時(shí)可作難燃材料使用。
氫氧化鎂阻燃劑的使用現(xiàn)狀之生產(chǎn)中仍存在的問(wèn)題：當(dāng)前, 氫氧化鎂阻燃劑生產(chǎn)過(guò)程中主要有兩大難題需要解決: 一是形貌控制, 普通的沉淀氫氧化鎂制造比較容易, 但作為阻燃用氫氧化鎂的粒子應(yīng)為纖維狀或片狀, 需特殊制備才能滿足后續(xù)生產(chǎn)的需求; 二是過(guò)濾性能, 氫氧化鎂沉淀顆粒細(xì), 粘性大, 給洗滌、分離操作帶來(lái)很大困難。
因此, 對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝改進(jìn), 成為當(dāng)前比較迫切的問(wèn)題。其中需要解決的問(wèn)題有以下幾點(diǎn): 1) 研究生產(chǎn)過(guò)程中有關(guān)陰離子及沉淀對(duì)產(chǎn)物性能的影響。通過(guò)工藝改進(jìn), 提高氫氧化鎂產(chǎn)品的形態(tài)和性能, 生產(chǎn)出不同物性指標(biāo)的產(chǎn)品, 使其比表面積大大減小, 粒子之間不易聚集,在非極性樹(shù)脂中的分散性和相容性得以改進(jìn)。2) 新的制備工藝的研究。通過(guò)研究, 改進(jìn)現(xiàn)有制備工藝,探索新的制備工藝, 制備出針狀或纖維狀氫氧化鎂,提高材料的扭曲強(qiáng)度和延伸率。3) 氫氧化鎂表面改性研究。由于氫氧化鎂阻燃劑的缺點(diǎn)是在樹(shù)脂中分散性、相容性差, 從而影響樹(shù)脂的物理性能和加工性能。
其解決辦法是減小粒徑或?qū)αＷ舆M(jìn)行表面改性。超細(xì)級(jí)的氫氧化鎂可以均勻地分散到樹(shù)脂中,這樣使高填充量的氫氧化鎂不至于嚴(yán)重影響樹(shù)脂的沖擊強(qiáng)度等物理性能; 目前減小粒徑方法多使用氣流粉碎方法, 粉碎后產(chǎn)品粒徑一般在 1~ 2 m 之間, 可用作阻燃劑。表面改性是用不飽和或飽和高級(jí)脂肪酸鹽、有機(jī)硅偶聯(lián)劑等處理粒子表面來(lái)增強(qiáng)氫氧化鎂與樹(shù)脂的親合性, 提高其加工性能。
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