（化学工程专业论文）氢氧化镁阻燃剂超分散剂表面改性及其应用.pdf

学位论文数据集 中图分类号t q l 3学科分类号 5 3 0 3 4 论文编号密级公开 学位授予单位 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 代码 作者姓名 梁晓波 学号 2 0 0 9 0 1 0 0 0 3 获学位专业名 化学工程获学位专业代码 4 3 0 1 1 7 称 课题来源自选课题 研究方向无机阻燃材料 论文题目氢氧化镁阻燃剂超分散剂表面改性及其应用 关键词氢氧化镁，表面改性，超分散剂 论文答辩日期 2 0 1 1 5 3 1木论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师宋云华副教授北京化工大学化学工程及装备 评阅人l刘晓林教授北京化工大学化学工程 教授级天华化工机械及自 评阅人2孙中心化工过程与装备 高工动化研究设计院 评阅人3 答辩委员会主席郭锴教授北京化工大学化学工程 答辩委员1刘辉教授北京化工大学化学工程 答辩委员2徐联宾教授北京化工大学纳米材料 答辩委员3邵磊教授北京化工大学化学工程 答辩委员4张润铎教授北京化工大学化学工程 答辩委员5 主：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码 中查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 氢氧化镁阻燃剂超分散剂表面改性及其应用 摘要 目前，氢氧化镁作为一种绿色环保型阻燃剂，受到了越来越多的 重视，很多国家都以氢氧化镁替代传统的卤系阻燃剂做阻燃剂使用。 然而氢氧化镁阻燃效率低，必须在较大的填充量下才能达到阻燃效果， 从而严重恶化材料的机械力学及加工性能，因此必须对氢氧化镁进行 表面改性，以改善材料的机械力学性能。现已有氢氧化镁表面改性研 究一般采用表面活性剂或偶联剂作为表面改性剂，而采用大分子表面 改性剂的研究较少。 超分散剂以前主要应用在颜料的分散问题上，而其作为一种大分 子表面改性剂，在氢氧化镁表面改性方面的研究极少。本课题主要对 超分散剂表面改性超细氢氧化镁进行了研究，并通过观察改性粉体在 l d p e 中的应用效果，考察了超分散剂改性氢氧化镁的可行性。 实验通过调节反应温度和时间，合成出不同分子量大小的聚氨酯 超分散剂( p u ) ，并用其中几种分别改性超细氢氧化镁，对比m h l d p e 复合材料的极限氧指数和拉伸性能，从而找出更适合于氢氧化镁表面 改性的聚氨酯超分散剂。用该聚氨酯超分散剂以及外购的三种w b 系 列超分散剂和一种钛酸酯偶联剂改性氢氧化镁，通过沉降速度、b e t 、 f t i r 、x r d 、t g d s c 等测试手段对改性粉体进行表征。通过l d p e 添加实验，对比分析各改性剂对复合材料性能的影响。实验结果如下： ( 1 ) 当预聚反应在8 0 下反应3 h ，扩链反应在8 0 、7 0 以及 l 北京化工大学硕士学位论文 5 0 下，共反应3 5 h ，实验成功制备出了与理论设计分子量相一致的 聚氨酯； ( 2 ) 用分子量为3 2 8 4 9 m o l j 的聚氨酯改性氢氧化镁，复合材料的 拉伸性能和阻燃性能较好； ( 3 ) 几种不同改性剂的使用对复合材料l o i 的影响均不大；钛酸 酯偶联剂t m 5 8 作为传统的表面改性剂，可以有效改善复合材料的拉 伸性能，而自制超分散剂p u 和外购w b 1 3 0 0 0 也能使材料拥有良好的 拉伸性能，w b 3 0 0 0 和w b 2 1 0 0 0 次之。 ( 4 ) 通过对比t m 5 8 与超分散剂的改性效果，可以看到，超分散 剂能够作为氢氧化镁的表面改性剂使用，并且能够有效改善复合材料 的机械力学性能。 关键词：氢氧化镁，超分散剂，表面改性 a b s t r a c t t h es u r f a c em o d i f i c a t i o no fm a g n e s i u m h y d r o x i d ev i af l a m er e t a r d a n t h y p er disp e r s a n ta n di t sa p p l i c a t i o n a b s t r a c t a tp r e s e n t ，a sag r e e nf l a m er e t a r d a n t ，m a g n e s i u mh y d r o x i d eh a s r e c e i v e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n m a n yc o u n t r i e su s em a g n e s i u m h y c i r o x i d ea s an a m er e t a r d a n ti n s t e a do fh a l o g e n a t e dn a m er e t a r d a n t m a g n e s i u mh y d r o x i d eh a v el o wf i r er e t a r d a n te f j e i c i e n c y ，i tc a na c h i e v e f l a m e r e t a r d a n te f r e c tu n d e rl a 玛e f i l l i n g v o l u m ea n dt h e ns e r i o u s l y d e t e r i o r a t em e c h a n i c a la j l dp r o c e s s i n gp r o p e r t i e so fm a t e r i a l s i no r d e rt o i m p r o v em e c h a n i c a lp r o p e r t yo fm a t e a l s ，w em u s tm o d i 矽t h es u 曲c e p r o p e r t i e so fm a g n e s i u mh y d r o x i d e t h e r eh a v eb e e nr e s e a r c h e sa b o u t m a g n e s i u mh y d r o x i d e s u r f a c em o d i f i c a t i o n ，w h i c hn o 肌a l l yu s e d s u r f a c t a n t so r c o u p l i n ga g e n t s a ss u a c em o d m c a t i o nb u tn o t m a c r o m 0 1 e c u l a rs u r f a c em o d i 6 e r s h y p e r d i s p e r s a n ti sm a i n l yu s e da tt h ed i s p e r s i n go fp i g m e n t s ，r a r e l y u s e da tm a g n e s i u mh y d r o x i d es u r f a c em o d i f i c a t i o na sam a c r o m o l e c u l a r s u r l a c em o d i f i e r t h i sp a p e ri sm a i n l yt h es t u d yo nm a g n e s i u mh y d r o x i d e s u r f a c em o d i f i c a t i o nu s e dh y p e r 。d i s p e r s a n ta n dt h r o u g ht h ea p p l i c a t i o n e f - f e c to fm o d i f i e d p o w e ra d d e dt ol d p e ，e x a m i n i n gt h ef 宅a s i b i l i t yo f i i i h y p e 卜d i s p e r s a n tu s e di nm a g n e s i u mh y d r o x i d es u r f a c em o d i f i c a t i o n t h ee x p e r i m e n ts y n t h e s i z e dp o l ”r e t h a n e sw i t hd i f i f e r e n tm o l e c u l a r w e i g h tb ya d j u s t i n gt h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dt i m e ；a n du s e ds o m eo f t h e mt om o d i 矽m a g n e s i u mh y d r o x i d e ，b y c o m p a r i n gt h et e n s i l ep r o p e n i e s a n dt h el i m i t e do x y g e ni n d e xo fm h l d p ec o m p o s i t em a t e r i a l ，f o u n d m o r es u i t a b l ep o l y u r e t h a n ef o rm a g n e s i u m h y d r o x i d es u r f a c em o d i f i c a t i o n t h ee x p e r i m e n tm o d i f i e dm a g n e s i u m h y d r o x i d ew i t ht h i sp 0 1 y u r e t h a n ea n d t h et h r e eo u t s o u r c i n gh y p e r - d i s p e r s a n ta n dac o u p l i n ga g e n t ，c h a r a c t e r i z e d t h em o d i f i e d p o w d e r b ys e d i m e n t a t i o nv e l o c i t y b e t f t i r ，己d ， t g - d s ca n do t h e rt e s t i n gm e t h o d s b yd o i n gl d p e a d d i n ge x p e r i m e n t s ， c o m p a r a t i v ea n da n a l y z et h ei n n u e n c eo nc o m p o s i t em a t e r i a l so fd i f 艳r e m m o d i f i e r s t h er e s u l t ss h o wt h a t ： ( 1 ) w h e nt h ep r e - p o l y m e r i z a t i o nr e a c tf o r3 hu n d e r8 0 a n dt h e c h a i ne x t e n s i o nr e a c tf o r3 5 h t o t a l l y u n d e r8 0 ，7 0 a n d5 0 ，t h e p o l y u i e t h a n eo ft h e o i e t i c a ld e s i g nc a nb es u c c e s s 如l l yp r 印a r e d ； ( 2 ) c o m p o s i t em a t e r i a l sc a na c h i e v eg o o df l a m e r e t a r d a n c ya n d t e n s i l ep r o p e n i e sw h e nm a g n e s i u mh y d r o x i d ei sm o d i f i e db y p 0 1 y u r e t h a n e w h i c hm o l e c u l a rw e i g h ti s3 2 8 4 k g k m 0 1 。1 ； ( 3 ) t h eu s eo fm o d i f i e r sh a sl i t t l ee f f e c to nl o io ft h ec o m p o s i t e m a t e r i a l s ；a sat r a d i t i o n a ls u r f a c em o d 讯e r t m - 58c a ni m p r o v ec o m p o s i t e m a t e r i a l s t e n s i l ep r o p e r t i e se f r e c t i v e l y ，a tt h es a m et i m e ，h y p e r - d i s p e r s a n t p ua n d 、船- 13 0 0 0c a na l s oi m p r o v et e n s i l ep r o p e r t i e so ft h ec o m p o s i t e i v a b s t r a c t m a t e r i a l s ，忸一3 0 0 0a n d 僵- 21o o of o l l o w e db y ( 4 )b yc o m p a r i n g t h em o d i f i c a t i o ne f r e c to ft m - 58a n d h y p e 卜d i s p e r s a n t ，w ec a ns e et h a th y p e r - d i s p e r s a n tc a nb eu s e da sas u r f a c e m o d i f i e rf o rm a g n e s i u mh y d r o x i d es u r f a c em o d i f i c a t i o n ， e f f e c t i v e l y i m p r o v e dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fc o m p o s i t e m a t e r i a l si na d d i t i o n k e y w o r d s ：m a g n e s i u mh y d r o x i d e ，h y p e r d i s p e r s a n t ，s u r f a c em o d i f i c a t i o n v v i 目录 目录 第一章绪论1 1 1 阻燃剂1 1 1 1 阻燃剂概况l 1 1 2 阻燃机理1 1 1 3 阻燃剂的分类2 1 1 4 阻燃剂的研究现状及发展方向3 1 2 氢氧化镁阻燃剂4 1 2 1 氢氧化镁性质4 1 2 2 氢氧化镁阻燃机理4 1 2 3 氢氧化镁阻燃剂的研究概况5 1 3 氢氧化镁表面改性研究6 1 3 1 氢氧化镁表面改性概述6 1 3 2 氢氧化镁表面改性分类7 1 4 超分散剂改性氢氧化镁1 2 1 4 1 超分散剂概况。1 2 1 4 2 超分散剂改性无机粉体1 3 1 5 本论文的研究目的、意义和内容1 4 1 5 1 本论文研究的目的及意义。1 4 1 5 2 本论文研究的内容1 4 第二章聚氨酯超分散剂的制备1 7 2 1 聚氨酯超分散剂简介1 7 2 2 聚氨酯超分散剂的合成研究1 7 2 2 1 聚氨酯超分散剂制备原料1 7 2 2 2 聚氨酯超分散剂的合成机理1 8 2 2 3 聚氨酯超分散剂的合成反应1 8 2 3 实验部分1 9 2 3 1 实验仪器及试剂1 9 2 3 2 分子量与分子结构设计一2 0 v i i 北京化工大学硕上学位论文 2 3 3 实验过程与方法2 2 2 4 实验结果2 3 2 4 1 实验数据2 3 2 4 2 实验分析2 4 2 5 小结2 6 第三章氢氧化镁的表面改性及其应用2 9 3 1 原料及设备2 9 3 1 1 实验原料2 9 3 1 2 实验设备2 9 3 2 实验流程3 0 3 3 干法改性实验31 3 3 1 不同分子量聚氨酯改性氢氧化镁。3 l 3 3 2 不同种类改性剂改性氢氧化镁。3l 3 4 复合材料的制备3 1 3 5 氢氧化镁粉体性能表征3 2 3 6 结果与讨论3 3 3 6 1 不同分子量聚氨酯改性氢氧化镁结果与讨论3 3 3 6 2 不同种类改性剂改性氢氧化镁结果与讨论一3 4 3 7 小结5 7 第四章结论与建议5 9 4 1 结论5 9 4 2 建议6 0 参考文献6 3 致谢6 6 作者及导师简介6 7 v i i i c o n t c ：n t s c o n t e n t s c h a p t e r li n t r o d u c t i o n 1 1 1f l a i i l er e t a r d a n t s 1 1 1 1s u 舯叫o fn 锄er e t a r d a n t s 1 1 1 2f l 锄er e t a r d m l tm e c h a n i s m 1 1 1 3c l a s s i 6 c a t i o no ff l a m er e t a r d a n t s 2 1 1 4t h er e s e a r c hs t a t u sa n dd e v e l o p m e l l td i r e c t i o no ff l 锄er e t a r d a n t s 。3 1 2m a 印e s i u mh y d r o x i d en 锄er e t a r d a n t 4 1 2 1t h ep m p e n i e so f m a 萨e s i u mh y d r o x i d e 4 1 2 2r e t a r d a n tm e c h a n i s mo f m a g n e s i 啪h y d r o x i d e 4 1 2 31 1 1 eg e n e r a ls i t u a t i o no f m a 髓e s i 啪h y d r o x i d en 锄er e t 莉a n t 5 1 3s t u d yo nm es u r f a c em o d i f i c a t i o no f m a g n e s i u mh y d r o x i d e 6 1 3 1o v e r v i e ：wo f m a g n e s i 啪h y d r o x i d es u r f a c em o d i f i e d6 1 3 2c l a s s c l f i c a t i o no f m a g n e s i 啪h y d r o x i d es u r f a c em o d m e d 7 1 4t h er e s e a r c ho f h y p e r d i s p e r s a n tm o d i f i e dm a 印e s i 啪h y d r o x i d e 12 1 4 1s u n u n a r yo f h y p e r d i s p e r s a n t 1 2 1 4 2h y p e r d i s p e r s a j l tm o d i f i e di n o r g a m cp o w d e r l3 1 5m a i nc o n t e n t sa i l ds i 印i f i c a i l c ea n dp u 印o s eo f t h i ss t u d y 1 4 1 5 1p u 印o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f t h i ss t u d y 1 4 1 5 2m a i nc o n t e n t so fm i ss t u d y 1 4 c h a p t e r 2s y n t h e s i so fp o l y u r e t h a n eh y p e r d i s p e r s a n t 17 2 1i i l t r o d u c t i o no f p o l y u r e m a i l eh y p e r d i s p e r s a i l t 1 7 2 2s t u d yo nt h es y n t h c s i so f p o l y u r e t h a n eh y p e r d i s p e r s a l l t 17 2 2 1f e e d s t o c kf o rp 0 1 y u r e t h a j l ep r 印a r a t i o n l7 2 2 2t h e s y i l t h e s i sm e c h a n i s mo f p o l y u r e t h a l l eh y p e r d i s p e r s a n t 18 2 2 3t h e s y n t h e t i cr e a c t i o no f p o l y u r e t h a l l eh y p e r d i s p e r s a n t 18 2 3t 1 1 ee x p e r i m e n tp 抓19 2 3 1r a wm a t e d a l sa n de q u i p m e i l t s 19 2 3 2m 0 1 e c u l a rw e i 曲ta n ds 觚c t u r ed e s i 印2 0 i x 北京化工大学硕士学位论文 2 3 3e x p e r i m e n t a lp r o c e s sa i l dm e t l l o d 2 2 2 4t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t 2 3 2 4 1e x p e r i m e n t a ld a t a 2 3 2 4 2e x p e r i m e n t a la n a l y s i s ”2 4 2 5c o n c l u s i o n s 2 6 c h a p t e r 3s u r f a c em o d i f i c a t i o no fm a g n e s i u mh y d r o x i d ea n di t s a p p l i c a t i o n 2 9 3 1r a wm a t e r i a l sa n de q u i p m e n t s 2 9 3 1 1e x p e r i m e n t a lr a wm a t e r i a l s 2 9 3 1 2e x p 耐m e n t a le q u i p m e n t s 2 9 3 2e x p e r i m e n t a lp 1 o c e s s 3 0 3 3d r ym o d i f i c a t i o ne x p 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p e i v i s o r 6 7 x 符号及缩略词说明 m h a t h l d p e h d p e p v c p p p e p v p 0 a a i b n m m a p e e e v a p u t d i m d i h d i x d i d b t d l p e g l o o o d m p a d m f t e a t h f b e t s e m t g d s c f t i r x r d l o i 、t m n 符号及缩略词说明 氢氧化镁 氢氧化铝 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 聚乙烯 聚乙烯吡咯烷酮 油酸 偶氮二异丁腈 甲基丙烯酸甲酯 聚醚酯纤维 乙烯醋酸乙烯共聚物 聚氨酯 甲苯一2 ，4 二异氰酸酯 二苯基甲烷二异氰酸酯 六亚甲基二异氰酸酯 对苯二亚甲基二异氰酸酯 二月桂酸二丁基锡 聚乙二醇1 0 0 0 二羟甲基丙酸 n n 二甲基甲酰胺 三乙胺 四氢呋喃 比表面积 扫描电子显微镜 热重差热分析 傅立叶变化红外光谱 x 射线粉末衍射 极限氧指数， 质量百分数， 聚合物数目平均分子量，k g k m o l j x i 第一章绪论 1 1 阻燃剂 1 1 1 阻燃剂概况 第一章绪论 在现代社会，高分子材料如塑料、橡胶、纤维等合成高分子材料得到了迅猛的 发展，在化工、建筑、交通以及军事等领域得到越来越广泛地应用。随之出现的问 题是这些高分子材料多数都易于燃烧，从而引起重大火灾趋势趋于上升，因此聚合 物材料的阻燃引起人们的重视。 阻燃剂是能使聚合物不易着火和着火后使其燃烧变慢的一种工业助剂【l 】。阻燃 化学开始于三大发现：( 1 ) g a y - l u s s a c 于1 8 2 1 年，对多种具有阻燃作用的物质进 行研究，发现了一些铵盐及其与硼砂的混合物的阻燃作用；( 2 ) w p e r k i n 于1 9 1 3 年研究了锡酸盐以及硫酸铵阻燃织物的阻燃机理；( 3 ) 1 9 3 0 年，发现了阻燃剂的协 同阻燃效应。 目前，国内外已经能够生产出多种有机及无机阻燃剂。但有些阻燃剂的使用， 也会带来一些负面作用，比如阻燃剂自身有毒，或使用在高分子材料中起阻燃作用 时释放有害物质等。因此，人们追求一种在制备及使用过程中均不会产生污染和危 害的环境友好型阻燃剂，这种理念与需要也符合人们逐步增强的环保意识。对全球 阻燃剂的应用做统计，据估计，全球阻燃剂主要作为阻燃塑料使用，约占阻燃剂总 量的6 5 7 0 ，其次用于阻燃橡胶，约占2 0 ，其它的约5 用于阻燃纺织品，3 用于阻燃涂料，2 用于纸张及木材【z j 。 1 1 2 阻燃机理 一般情况下，物质燃烧必需具备三个条件，即：可燃物质、热源和氧元素，三 者缺一不可。所谓阻燃就是在作用过程中切断燃烧循环中的某环节，致使燃烧反应 不能进行的过程。因此，只要抑制可燃物质、热源和氧元素之中的任何一个，均可 达到阻燃的目的。目前，通过添加阻燃剂到树脂基体中实现聚合物的阻燃。阻燃剂 在燃烧过程中通过以下作用使其具有阻燃效果：( 1 ) 捕捉活性自由基。物质燃烧时 产生活性自由基，活性自由基是燃烧进行下去的关键，通过捕捉自由基，使其不能 参与反应；( 2 ) 覆盖作用。有的燃烧反应会产生能够隔绝可燃气体、隔热、隔绝空 气的覆盖层，从而使反应不能够继续进行；( 3 ) 吸收热量。通过吸收大量热量，使 燃烧温度降低，燃烧热源中断；( 4 ) 稀释作用。燃烧过程中所产生的不燃性气体， 可以稀释可燃气体，降低可燃气体浓度；( 5 ) 转移作用。 1 北京化工大学硕士学位论文 阻燃机理可以概况为两种：气相阻燃、凝聚相阻燃。 气相阻燃是指在气相中进行的阻燃作用，即在气相中使燃烧中断或延缓链式燃 烧反应的阻燃作用。一般情况下，在气相中抑制反应链增长所需的自由基的属气相 阻燃；在凝聚相中延缓或中断材料燃烧的属于凝聚相阻燃，一般情况下，通过促使 材料炭化而起作用。事实上，燃烧以及阻燃都是一个十分复杂的过程，各种因素相 互影响制约，并不能将几种阻燃机理截然分开，不能将某个阻燃体系限定为某一种 阻燃机理，阻燃体系经常同时以几种阻燃机理共同起作用。以下是几种阻燃剂阻燃 机理简介。 卤系阻燃剂主要包括氯系和溴系，溴系阻燃剂的阻燃效率比相应的氯系高。卤 系阻燃剂主要通过气相阻燃发挥作用，捕捉自由基，并稀释可燃气体；另外，卤系 也可通过凝聚相阻燃起作用，即含卤化合物分解后，在凝聚相中产生的剩余物环化 和缩合成类焦炭残余物，作为屏障，防止材料的进一步裂解。 有机磷系阻燃剂也是非常重要的一类有机阻燃剂，以磷酸酯类阻燃剂为主。有 机磷系阻燃剂的一个发展方向是膨胀型阻燃剂，膨胀型阻燃剂主要通过凝聚相阻燃 发挥作用。而有机磷系则应用磷氮协同、不燃气体发泡、多元醇和酯脱水炭化形成 阻燃碳化层等多种阻燃机理共同作用而起到阻燃效果【2 1 。 氧化锑阻燃剂常与其他阻燃剂复合，起协同阻燃作用。s b 2 0 3 与卤化物协同， 燃烧过程中生成易挥发的s b x 3 能有效捕捉聚合物燃烧时产生的自由基，明显提高 卤素阻燃剂的阻燃效率，起气相阻燃作用。 无机磷系阻燃剂主要以红磷为主，与有机磷系有相似的阻燃机理，在热及水存 在下形成黏性的酸。这些酸可加速高聚物脱水炭化，形成的粘稠液膜和固态炭层可 以隔热，并隔开可燃气体和氧气，以达到阻燃的目的。 氢氧化物阻燃剂主要有氢氧化铝( a t h ) 、氢氧化镁( m h ) 。氢氧化物阻燃剂 等受热分解吸热，可冷却被阻燃基质，产生的m g o 等又起到隔热屏障的作用，属 凝聚相阻燃作用。 1 1 3 阻燃剂的分类 按照阻燃剂与被阻燃材料的关系，可将阻燃剂区分为添加型和反应型两类【”。 添加型即单纯的以物理方式分散于基材中，并不与基材及基材中的其他组分反应， 多用于热塑性高聚物。反应型则是作为原料或者辅助试剂，通过参与合成反应，直 接成为高聚物的一部分结构单元，多用于热固性高聚物。 按照阻燃剂中起作用的元素种类，阻燃剂可以分为有机阻燃剂和无机阻燃剂， 有机阻燃剂包括卤系、有机磷系及卤磷系、氮系、磷氮系；无机阻燃剂包括锑系、 铝镁系、无机磷系、硼系、铝系等。 2 第一章绪论 1 1 4 阻燃剂的研究现状及发展方向 早期应用最多的一类阻燃剂是有机类阻燃剂，包括磷系和卤系。而卤系中又以 氯系和溴系阻燃剂应用最广。有机阻燃剂的优点是阻燃效果好，与高聚物相容性好， 且不恶化基材的电气性能和物理机械性能等。缺点也很明显，卤系阻燃剂会降低基 材的抗紫外线稳定性，且燃烧时会产生大量腐蚀性和有毒气体，如h c l 和h b r 等， 容易造成二次危害；而有机磷系阻燃剂主要为烯酸酯类，它们在室温下多为液态， 发烟量大，有毒性【4 】o 美国曾对3 9 3 起建筑火灾中1 4 6 4 人的死亡原因做了分析，结 果表示，被火焰直接烧死的占2 4 4 ，而因中毒和缺氧致死则高达7 5 5 。因此， 目前许多国家限制卤系阻燃剂的应用，并且着力推进阻燃剂向无卤化的方向发展。 第八届世界阻燃剂会议也指出今后阻燃剂的发展方向集中为高效、低毒、低烟的阻 燃剂【5 矧。无机阻燃剂作为一种无卤阻燃剂将成为未来阻燃剂发展的一个方向。 无机阻燃剂分解温度高，除了有阻燃效果外，还有抑制发烟和毒性的作用，目 前国外工业发达国家，无机阻燃剂消费量远远高于有机阻燃剂【2 】。根据文献报道， 无机阻燃剂的需求量已经占阻燃剂总量的8 7 以上【l 】，无机阻燃剂主要包括红磷、 硼酸锌、氧化锑、钼化合物、氢氧化铝、氢氧化镁等。其中，又以氢氧化铝、氢氧 化镁和氧化锑应用最多。 红磷作为阻燃剂，其优点是高效且具有抑烟作用；而同时，红磷也存在很大的 缺点，即容易吸潮、氧化、并放出剧毒性气体，红磷粉体颜色深，易爆炸，在实际 应用中受到了很大限制。 硼酸盐阻燃剂是一种很有发展前景的阻燃剂，在一些领域具有无法替代的优越 性。其性能良好、安全无毒，我国拥有丰富的硼资源，使其原料易得、价格低廉， 今后，应该加快硼酸盐阻燃剂的制备与开发。 三氧化二锑是一种典型的无机阻燃剂，单独使用阻燃性能不佳，但与卤系阻燃 剂配合使用协同效应明显，因而是一种重要的协效剂【7 】。 在阻燃剂起到阻燃作用的同时，抑烟效果也受到了重视，对某些聚合物而言，“抑 烟”甚至比“阻燃”更为重要。钼化合物通过l e w i s 酸机理起作用，使含卤树脂在加热 早期加速脱卤反应，并减缓偶联反应的进行，这样就难以形成芳香族化合物而只形 成石墨状焦炭，而此类芳香族化合物是烟的主要组成部分【8 】。钼化合物主要起抑烟 作用。 氢氧化铝是目前使用最多的无机无卤阻燃剂，其年消费量约为3 0 4 8 万吨l l 】， 同时具备阻燃，填充，抑烟三大作用，在其生产及使用过程中均无污染，无腐蚀， 不造成环境污染，成为一种绿色环保型阻燃剂。 氢氧化镁和氢氧化铝相似，属于添加型无机阻燃剂，两者具有相同的特性。除 了具有阻燃高分子材料的优良性能外，还具有良好的抑烟作用，同时也抑制卤化氢 3 北京化工大学硕士学位论文 等毒性气体的生成。氢氧化镁分解温度比氢氧化铝阻燃剂高出1 4 0 ，总吸热量高 约1 7 ，热稳定性比氢氧化铝好，抑烟能力强，硬度低，具有能承受更高的加工温 度等优点【9 】。氢氧化镁除具有阻燃、填充和抑烟三种作用外，填充到材料中，材料 无毒，无腐蚀性；氢氧化镁自身在生产、使用和废弃物产生的过程中均无有害物质 排放，不会造成环境污染。氢氧化镁分解温度高，能与多种成分复配，而且可以中 和燃烧时产生的酸性以及腐蚀性气体，是一种环境友好型的绿色阻燃剂。我国镁含 量资源丰富，氢氧化镁作为阻燃剂具有广阔的前景，近几年来在国内外受到广泛关 注。 1 2 氢氧化镁阻燃剂 1 2 1 氢氧化镁性质 氢氧化镁( m a 印e s i 啪h y d r o x i d e ，m h ) 为白色粉末，分子式：m g ( o h ) 2 ，相对 分子量为5 8 3 3 ，密度为2 3 9 9 c n l 。3 ( 2 5 ) ，难溶于水( 1 8 时的溶解度为 0 o 0 0 9 1 0 0 m l ) ，也不溶于浓度为1 m o l l 。的氢氧化钠水溶液，但溶于强