含镁矿物阻燃改性聚合物基复合材料研究进展
摘要：含镁矿物由于其某些良好的性能可以应用于聚合物的改性，本文综述了氢氧化镁和含镁水泥的特性以及改性研究，主要包括力学性能、燃烧性能等。结果表明含镁矿物的加入会使聚合物的性能发生改变，尤其会增强其阻燃性能。
关键词：氢氧化镁； 氯氧镁水泥； 磷酸镁水泥； 硫氧镁水泥； 阻燃性能； 聚苯乙烯板EPS； 不饱和聚酯树脂； 改性
一、文献综述
- 前言
聚合物材料目前已广泛应用于交通、运输、建筑、电子电气、化工等领域，在国民经济建设中发挥着巨大作用。但是，绝大多数高聚物都是易燃品，它们在燃烧过程中产生的热量大、温度高、燃烧不完全生成的黑烟、释放出的有毒的腐蚀性气体给消防和救生工作带来困难。为了解决和消除这一隐患，阻燃剂应运而生。聚合物的阻燃技术，除直接选用氧指数高、发热量小的聚合物材料之外，目前最直接的办法是添加阻燃剂。镁是储量仅次于钠的海洋资源,在苦卤 中氯化镁含量高达10%以上。国外20世纪80年代以来,镁系产品--主要是氢氧化镁(酸中和剂和阻燃剂)和氧化镁(耐火材料)等已进入大规模生产阶段, 我国从80年代后期开始进行氢氧化镁开发研究,但生产厂家只有5～7家。国内外对高纯微细氢氧化镁的需求却日益增大,其主要用途是作为各种高档复合材料的阻燃成分。
- 与镁相关物质改性聚合物研究
氢氧化镁热稳定性好，在340℃时才开始分解反应并缓慢吸热,到430℃左右达到高峰,至490℃时反应完全,变成氧化镁，故氢氧化镁的阻燃性优异。氢氧化镁因具有稳定性好、燃烧时不产生烟雾和有毒有害气体且价格低廉等优点，是聚烯烃常用的无卤阻燃剂。与无机阻燃剂中销量最大 氢氧化铝(ATH)相比，它还 具有 热稳定性高、除酸能力强等特点。
阻燃机理：氢氧化镁受热分解放出水分，同时吸收热量降低高聚物的实际温度，抑制高聚物分解和释放可燃性气体。此外，生成的金属氧化物又是耐火材料，覆盖于高聚物表面，能提高高聚物抵抗火焰的能力，起到隔绝空气阻止燃烧的目的。
氢氧化镁作为阻燃剂，其主要缺点是阻燃效率低以及与基体树脂的相容性差，要使聚烯烃材料的阻燃性能达到一定的要求，其添加量通常要高达50%以上，这样会对材料的机械力学性能影响很大。因此，需要采用表面改性氢氧化镁的方法来提高它们的相容性，并达到提高材料力学和阻燃性的效果。
常用的表面改性剂有硬脂酸、硬脂酸盐、偶联剂以及高分子型表面活性剂等。1）硬脂酸锌改性的纳米氢氧化镁粉体在一定程度上改善了它在PVC体系中的分散性和相容性，从而提高了该体系的阻燃性能，同时降低了对体系的机械力学性能的影响。2）单烷氧酞酸酯偶联剂中RO—(烷氧基)能与氢氧化镁发生反应，在其表面形成酞酸酯单分子膜。这层单分子膜使氢氧化镁获得了良好分散性、湿润性和偶联效果，降低了氢氧化镁的表面能，增大了相容性，当基团X为羟基、羧基、砜基时可改善氢氧化镁的水热稳定性，含磷原子时，可赋予聚合材料更好的阻燃效果。3）阴离子表面活性剂对氢氧化镁的作用机理与偶联剂的作用机理基本相同。活性剂的亲水基与亲油基分别与氢氧化镁和聚合材料发生相互作用，加强了两者之间的相互联系，提高了氢氧化镁在聚合材料中的相容性和分散性。
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