氫氧化鎂作為高分子聚合物的阻燃劑,最重要的是要與高分子聚合物良好兼容,實現均勻分散,最終達到阻燃的目的。但氫氧化鎂具有親水疏油的表面性質以及高表面能,填充到材料中所引起的復合材料性能惡化,因此,必須通過表面改性處理改善氫氧化鎂阻燃劑在有機樹脂中的相容性和分散性。
氫氧化鎂表面化學改性是利用表面化學法即有機分子中的官能團或其他無機凝膠分子在氫氧化鎂粉體表面的吸附或發生化學反應對顆粒表面進行包覆,能夠提高氫氧化鎂在高分子材料中的分散度和相容性。
表面化學改性氫氧化鎂的方法工藝流程簡單,操作易于控制,生產成本低,對環境污染小,因此,適用范圍較廣。
1、氫氧化鎂表面化學改性常用藥劑
常用的表面改性劑主要有偶聯劑(硅烷偶聯劑和鈦酸酯、鋁酸酯偶聯劑等)和陰離子表面活
性劑(高級脂肪酸及其衍生物)。
?。?)偶聯劑
偶聯劑處理是目前氫氧化鎂表面改性最常用的改性方法,常用的偶聯劑有硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑等,其中最常用的是硅烷偶聯劑。
硅烷偶聯劑是一類具有特殊結構的低分子有機硅化合物,一般采用干法加入氫氧化鎂進行改性。鈦酸酯偶聯劑能與無機物表面羥基起反應,從而達到化學偶聯的目的。
除上述兩種偶聯劑外,也采用稀土或稀土復合偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑對氫氧化鎂進行表面改性,改性后的Mg(OH)2能使高分子材料的物理機械性能和加工流動性能得到較大的改善。
?。?)陰離子表面活性劑
陰離子表面活性劑主要是高級脂肪酸及其衍生物,一方面含有親水基團,可與氫氧化鎂表面的羥基發生作用,多個親水基團鏈接到氫氧化鎂表面,提高吸附牢度;另一方面,高分子聚合物屬于長鏈分子,其高分子鏈可以起到空間位阻作用,降低氫氧化鎂的團聚,形成粒徑較小的粒子。與有機樹脂基體相容,長時間使用,不易脫附,陰離子表面活性劑成為一種很有應用前途的改性劑,受到了越來越多的關注。
目前,使用表面活性劑對氫氧化鎂改性研究的報道比較多,對改性效果和改性機理的研究也相對比較成熟。特別是硬脂酸改性氫氧化鎂是否存在表面飽和現象,改性劑同氫氧化鎂作用的方式(脂化反應、酸堿反應或二者兼有)和改性機理等問題也有了初步的結論。
?。?)改性劑復配
使用兩種或以上不同的改性劑復配對超細氫氧化鎂進行干法改性,有望達到更好的改性效果。不同類型的改性劑復配,可以充分發揮各自的優勢,形成互補,在實踐中表現出良好的改性效果,具有很好的發展前景。
2、氫氧化鎂表面化學改性工藝
在氫氧化鎂的表面化學改性中通常采用干法和濕法。干法改性一般以偶聯劑作為改性劑,偶聯劑大多耐水性差,只能在惰性有機溶劑中溶解稀釋使用;陰離子表面活性劑在水中穩定性很好,一般均選用濕法。
我國有著豐富的鎂資源,具有得天獨厚的資源優勢和良好的市場前景,氫氧化鎂作為一種極具發展潛力的環保型綠色無機阻燃劑,受到各國重視,有關研究、合作開發、生產活動十分活躍,可以預見,將超細化、表面改性、協同阻燃技術有機結合使用是今后氫氧化鎂改性研究的重要發展方向。
參考資料:[1]蘭生杰. 氫氧化鎂表面改性機理及其在EVA中的應用研究[D]. 2017.
[2]逯登琴, 王金慶, 劉國旺,等. 氫氧化鎂阻燃劑改性研究現狀[J]. 鹽業與化工, 2016, 10(10):9-9.
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