氫氧化鎂的分類
氫氧化鎂按生產(chǎn)方式來(lái)分，可分為機(jī)械研磨法(也即我們常說(shuō)的水鎂石)和化學(xué)合成法，其中機(jī)械研磨法的生產(chǎn)能力為30-50萬(wàn)噸，主要集中在遼寧一帶。化學(xué)合成法又可分為水熱法、沉淀法、氧化鎂水化法等。氫氧化鎂阻燃劑主要應(yīng)用于各類橡膠和塑料領(lǐng)域，其中用量最大的還是機(jī)械研磨法制備的超細(xì)氫氧化鎂。
超細(xì)氫氧化鎂是由天然水鎂石礦物經(jīng)超細(xì)粉碎，并進(jìn)行一定的表面處理制作的一類無(wú)機(jī)阻燃劑。由水鎂石生產(chǎn)的氫氧化鎂阻燃劑，源頭采用天然礦物，加工全過(guò)程基本上是零排放，可以說(shuō)從源頭到產(chǎn)品都符合綠色化要求，均無(wú)毒無(wú)害，為環(huán)境友好型阻燃劑，因此被譽(yù)為“綠色環(huán)保型阻燃劑”，具有巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
水鎂石簡(jiǎn)介
水鎂石的主要成分為氫氧化鎂，是自然界中含鎂較高的礦物之一，理論組成為：MgO 69.12%、H2O 30.88%。水鎂石屬于三方晶系，常見(jiàn)片狀集合體，有時(shí)成纖維狀集合體，其解理面為珍珠光澤，硬度2.5，比重2.3~2.6g/cm³。
我國(guó)是鎂資源大國(guó)，氫氧化鎂阻燃劑具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)和良好的市場(chǎng)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，水鎂石全國(guó)儲(chǔ)量約為2500萬(wàn)噸，其中：遼寧省鳳城、寬甸水鎂石礦藏儲(chǔ)量1000萬(wàn)噸，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最大的水鎂石礦;陜西黑木林(儲(chǔ)量約780萬(wàn)噸)，吉林集安(儲(chǔ)量大于200萬(wàn)噸);另外，河南西峽、青海祁連山、四川尖石包等地也發(fā)現(xiàn)水鎂石礦床。
氫氧化鎂阻燃劑的阻燃機(jī)理
無(wú)機(jī)阻燃劑一般都是在氣相或凝聚相發(fā)揮阻燃作用。對(duì)于超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑，其阻燃機(jī)理可歸納如下：
1)冷卻效應(yīng)。氫氧化鎂在受熱時(shí)會(huì)分解，吸收大量的潛熱，由此降低聚合物表面的實(shí)際溫度，減慢聚合物裂解速度，減少可燃物的產(chǎn)生;
2)稀釋效應(yīng)。氫氧化鎂在受熱燃燒的同時(shí)釋放出大量的水蒸氣，水蒸氣屬于非可燃性氣體，可起到稀釋可燃性氣體和表面氧氣的作用，從而使得燃燒不能繼續(xù)進(jìn)行，起到氣相阻燃的效果。與此同時(shí)，氫氧化鎂阻燃劑在聚合物中體系中的填充量都較大，在一定程度上也可稀釋固相中可燃物的濃度，從而提高制品的阻燃性;
3)隔絕效應(yīng)。氫氧化鎂受熱后分解生成一層氧化鎂致密層，氧化鎂是一類絕佳的耐火材料，覆蓋于高聚物表面能提高高聚物抵抗火焰的能力，起到隔絕空氣阻止燃燒的目的。而分解后的氧化鎂也有利于聚合物表面成碳，碳層也是一類優(yōu)良的隔絕層;
4)抑煙效應(yīng)。氫氧化鎂的阻燃作用主要發(fā)生在固體降解區(qū)外層，對(duì)固體降解區(qū)和預(yù)燃區(qū)的作用很小，這就使得可燃物質(zhì)的燃燒不受影響，故產(chǎn)生的煙霧也相對(duì)較少。而氫氧化鎂外層燃燒所釋放的煙霧也會(huì)被分解時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣稀釋或吸收，故而起到較好的消煙作用。
綜上可知，氫氧化鎂是一類添加型的高效阻燃劑，具有阻燃、消煙、防滴、填充等多重功能，不僅可以中和燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的酸性腐蝕氣體，還不排放有害物質(zhì)，是一種綠色環(huán)保型阻燃劑。
超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑的優(yōu)勢(shì)
由于氫氧化鎂熱穩(wěn)定性好，不產(chǎn)生腐蝕性氣體、不揮發(fā)、效果持久、沒(méi)有毒性、價(jià)格低廉。同時(shí)與氫氧化鋁比，它熱分解溫度高，在阻燃機(jī)理、分解能力、熱容、炭化作用、抑煙能力、硬度、生產(chǎn)成本等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。具體而言：
a) 氫氧化鎂的分解能(1137 kJ/g)比氫氧化鋁的分解能(1117 kJ/g)高，且熱容也高7%，這有助于提高阻燃效率;
b) 氫氧化鎂硬度比氫氧化鋁低，加工時(shí)對(duì)設(shè)備的磨損較小，可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命;
c) 氫氧化鎂的熱穩(wěn)定性優(yōu)于氫氧化鋁。氫氧化鎂分解溫度較高，約340℃;而氫氧化鋁的分解溫度為220℃，因而氫氧化鎂能承受更高的加工溫度，利于加快擠塑速度，尤其適合于加工溫度較高的聚合物。
d) 氫氧化鎂是一種添加型高效抑煙阻燃劑，與氫氧化鋁等同類無(wú)機(jī)阻燃劑相比，具有更好的抑煙效果;
e)實(shí)驗(yàn)研究表明，氫氧化鎂在促進(jìn)聚合物表面成碳的效果上優(yōu)于氫氧化鋁，因而阻燃效果優(yōu)于氫氧化鋁。
隨著環(huán)保呼聲的日益高漲，世界阻燃劑開(kāi)發(fā)領(lǐng)域呈現(xiàn)出非鹵化和低煙化的趨勢(shì)，使得以氫氧化鎂主體的無(wú)機(jī)阻燃劑消費(fèi)量迅速上升。廣源化工作為國(guó)內(nèi)大型無(wú)機(jī)非金屬粉體龍頭企業(yè)，準(zhǔn)確把握市場(chǎng)需求，在國(guó)內(nèi)知名阻燃專家--中山大學(xué)博士馮才敏教授的指導(dǎo)下，由公司技術(shù)總監(jiān)牽頭，抽調(diào)技術(shù)骨干組成專項(xiàng)研發(fā)小組，歷時(shí)10個(gè)月，精選遼寧鳳城高品質(zhì)水鎂石原礦，采用先進(jìn)的加工工藝，現(xiàn)正式推出三款超細(xì)氫氧化鎂產(chǎn)品。
氫氧化鎂阻燃劑的應(yīng)用
氫氧化鎂作為一類綠色環(huán)保型阻燃劑，廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯、聚乙烯、三元乙丙橡膠及不飽和聚酯中，是煤礦用輸送帶、通風(fēng)管道、電線電纜護(hù)套、阻燃鋁塑板、阻燃塑膠地板和防火涂料的低煙無(wú)鹵阻燃劑、抑煙劑、填充劑。
1)電線電纜(PVC)
我國(guó)是PVC線纜大國(guó)，其中，阻燃線纜約占線纜產(chǎn)品的60%。PVC燃燒時(shí)會(huì)分解，并伴隨有毒氯化氫和其他酸性氣體散發(fā)，可能引起重大的人員傷亡，而氫氧化鎂阻燃劑被用來(lái)填充聚氯乙烯，可吸附有毒氣體。加入氫氧化鎂后，制品體系的氧指數(shù)上升，而燃燒速度和發(fā)煙量明顯下降，賦予制品阻燃、消煙和耐高溫等優(yōu)越功能。此外，還可使復(fù)合材料的機(jī)械性能、加工性能及電氣特性等多種性能得到改善。
2)管材&型材(聚丙烯)
由于聚丙烯聚合物的可燃性，通常在阻燃級(jí)聚丙烯的配方中添加高效的阻燃劑，同時(shí)，聚丙烯的加工溫度通常要超過(guò)200℃，氫氧化鎂阻燃劑可以完全媲美，是加工該類產(chǎn)品的最好選擇。通過(guò)選擇合適的氫氧化鎂阻燃劑，不僅可改善制品的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量，提高制品的耐熱性，還可滿足阻燃要求。
3)聚烯烴化合物(HFFR)
聚烯烴化合物正在逐漸取代基于PVC的化合物，并且在對(duì)煙霧和毒氣排放要求嚴(yán)格的地區(qū)得到了廣泛使用，尤其是地下管道，公共場(chǎng)所，絕緣電線電纜等領(lǐng)域。這些材料是在高溫下進(jìn)行加工生產(chǎn)的，加工溫度達(dá)到300℃。因此，很多聚烯烴生產(chǎn)商都是基于氫氧化鎂阻燃劑從而生產(chǎn)出密實(shí)的最終產(chǎn)品的。氫氧化鎂可改善制品的加工性能、機(jī)械力學(xué)性能優(yōu)異、熱穩(wěn)定性高。
4)交聯(lián)聚乙烯(XLPE)
在很多絕緣和管道領(lǐng)域，交聯(lián)聚乙烯都被認(rèn)為是很好的材料，這種材料在加工過(guò)程中的高溫使得氫氧化鎂成為阻燃劑的首選，而且氫氧化鎂可改善制品熱穩(wěn)定性，提高表面光澤度和光亮度。
5)橡膠
橡膠產(chǎn)品，包括采礦業(yè)使用的傳送帶和公共設(shè)施中的軟管等。單純的橡膠是非常易燃的物質(zhì)，因此所有橡膠產(chǎn)品的配方都必須包含阻燃劑，一些氯丁橡膠由于在燃燒時(shí)候可能釋放出大量氯化氫氣體，從而使火災(zāi)變得更加危險(xiǎn)。氫氧化鎂可吸附有毒氣體，并起到很好的抑煙效果，賦予其優(yōu)異的阻燃性。
6)硅膠
硅膠被應(yīng)用于密封、墊片、電子和電器用電纜等產(chǎn)品。但硅膠的高度可燃性使其必須添加阻燃成份，氫氧化鎂阻燃劑是這方面最合適的產(chǎn)品。
7)地板&墻板
現(xiàn)在市場(chǎng)上普遍的墻板和地板一般都是基于聚氯乙烯或是聚乙烯基材的。為營(yíng)造安全的居家環(huán)境，一般在以PVC為基體的地板材料里添加阻燃劑，氫氧化鎂阻燃劑可以有效地減少煙霧并吸收酸性氣體。而墻板的垂直特性，很容易使其形成垂直燃燒，再加上基體是聚乙烯聚合物，就更加需要采用氫氧化鎂阻燃劑來(lái)阻燃。氫氧化鎂可提高制品的光澤度和硬度，改善制品的耐熱性和阻燃性。
8)防火涂料
氫氧化鎂的熱分解脫水溫度介于420～520℃之間，該溫度與有機(jī)物的燃燒溫度接近，因此可用作防火涂料的阻燃劑。當(dāng)填加入到防火涂料中時(shí)，在受火甚至在持續(xù)的火焰作用下，氫氧化鎂不會(huì)分解成為氣體化合物而燒失，它的穩(wěn)定性高，可以起到經(jīng)久耐燃的作用，從而使防火涂料具有高效隔熱防火性能。
9)覆銅板
氫氧化鎂在覆銅板的應(yīng)用中可滿足制品的高耐熱性要求，賦予制品優(yōu)良的電氣絕緣性能，并使其與樹(shù)脂的相容性更好，對(duì)于提高覆銅板的表面和力學(xué)性能有明顯的效果。氫氧化阻燃效率高，抑煙能力強(qiáng)、硬度小，對(duì)設(shè)備摩擦小，有助于延長(zhǎng)設(shè)備壽命。
10)電氣零部件(聚酰胺)
大部分的絕緣體、開(kāi)關(guān)、插頭和插座都必須達(dá)到最嚴(yán)格的防火標(biāo)準(zhǔn)。在聚酰胺制品配方中，氫氧化鎂的加入可改善制品的加工流動(dòng)性，優(yōu)良的外觀，賦予其良好的電氣和物理性能以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
11)其他應(yīng)用
氫氧化鎂在膠黏劑中常用作添加型阻燃劑或阻燃填料，并可應(yīng)用于制造鎂鹽、活性氧化鎂、精細(xì)陶瓷、保溫材料、砂糖精制、煙道氣脫硫劑、油品防腐添加劑、廢水中和劑等。