氢氧化镁阻燃剂在塑料领域的应用研究概述

氢氧化镁阻燃剂在塑料领域的应用研究概述

塑料是工业生产和日常生活中常用的材料。塑料易燃烧且在燃烧时产生大量有毒有害物质和烟雾,有效提高塑料的阻燃性是实际应用中需要解决的问题。氢氧化镁(MH)是一种环境友好型绿色无机阻燃剂,具有良好的阻燃、抑烟和填充效果,其分解温度高且分解时不会产生有毒有害污染物,同时MH可以与其他阻燃剂协同使用,达到更高的阻燃效果。

氢氧化镁阻燃剂在塑料领域的应用研究概述插图

01.氢氧化镁阻燃剂在PP中的应用

PP具有低毒性、低成本、良好的电绝缘性、较好的加工性和耐化学腐蚀性,满足汽车、建筑等领域的应用要求。但是PP易燃烧,燃烧速度快,燃烧过程中产生熔融液滴,并且释放大量有毒烟雾,因此提高PP的阻热性能很重要。陈灵智等以硫酸镁、氨水和活性炭为原料制备活性炭改性MH阻燃剂,并将其应用到PP聚合物。结果表明:将改性MH阻燃剂应用到PP中,PP的极限氧指数(LOI)由19.6%提高至28.9%,明显改善其阻燃性能。

02.氢氧化镁阻燃剂在聚苯乙烯(PS)中的应用

PS具有价格低、易加工、防腐蚀、抗冲击能力强、耐用性好等特点,广泛应用于建筑、装饰、电气、交通等行业。PS的LOI值较低,易燃烧、离开火源后可继续燃烧,在燃烧过程中释放大量热量、有毒烟气,产生严重熔滴,限制其广泛应用。研究人员在PS中添加MH,研究其阻燃效果的改变。结果表明:随着MH添加量的增加,PS热降解过程中产生的CO2不断减少,残炭量急剧上升,挥发物和半挥发物含量增多,说明MH的加入改变了PS的阻燃性,提高了其燃烧温度,改变了其燃烧机理。

氢氧化镁阻燃剂在塑料领域的应用研究概述插图1

03.氢氧化镁阻燃剂在PVC中的应用

PVC也是一种常见的热塑通用塑料,广泛应用于薄膜、管道、墙板和电气材料(尤其是电缆绝缘护皮)等领域中,可以分为硬质PVC和软质PVC。硬质PVC添加的增塑剂量较少,其阻燃性能优于软质PVC。但PVC含有氯,燃烧分解时产生氯化氢气体,同时产生大量有毒有害烟雾,因此在提高PVC阻燃性的同时还需要关注PVC燃烧时产生的大量烟雾。

MH阻燃剂能够在提高PVC阻燃性能的同时减少有毒有害气体的排放,可应用于PVC复合材料中。吴建宁等采用不同改性剂对MH进行表面改性,并研究了改性MH对PVC力学性能和阻燃能力的影响。结果表明:以硬脂酸锌为改性剂的改性效果最好,吸油值为33.39%,得到的MH颗粒分散较均匀,团聚现象明显改善,且明显改善了PVC的阻燃能力,但是对PVC的拉伸强度造成了一定影响。

氢氧化镁阻燃剂在塑料领域的应用研究概述插图2

04.氢氧化镁阻燃剂在PE中的应用

PE具有优良的加工性、电绝缘性、力学性能以及耐高低温性能,被广泛应用于建筑、电气、医疗等行业,但其LOI值仅为17.4%左右,易燃烧,限制其应用范围。提高PE的阻燃性也是研究的热点,PE常用阻燃剂有卤素类、磷氮类、铝/镁类无机阻燃剂等,但MH具有成本低廉、环境友好等特点而受到青睐。

陶君以3种不同粒径的MH作为阻燃剂,与PE混合制成复合材料,并对其力学性能、电学性能、热稳定性及阻燃性能进行研究。结果表明:MH能明显提升PE的阻燃性和热稳定性,当MH粒径为3.1μm时复合材料的综合性能最佳,其拉伸强度为16.1 MPa、断裂伸长率为400%、LOI值为22.3%、热释放速率峰值(PHRR)为270 kW/m2,体积电阻率为5.2×1013Ω·m。

05.氢氧化镁阻燃剂的挑战及展望

虽然氢氧化镁作为一种绿色环保、阻燃效果优良、成本较低的阻燃材料,可广泛应用于塑料行业,但是由于MH为添加型阻燃剂,需要大量添加才能够达到较高的阻燃要求;而且MH具有强极性,亲水性强,在高分子中不易分散,易产生团聚,这会导致与塑料之间的相容性较差,制得的复合塑料的强度下降、加工性和流动性变差,限制其大规模应用于塑料产业。

今后可通过加强MH的超细化,开发新型表面改性剂、与其他阻燃剂复配以及微胶囊技术等方面的研究,在提高MH阻燃性的同时,提高与塑料的相容性,减少其对塑料力学性能的影响,从而扩大MH在塑料阻燃领域的应用。

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