在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里，人工合成聚合材料的生產(chǎn)呈現(xiàn)出了前所未有的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。聚合物(如聚乙烯、橡膠、纖維、涂料等)迅速發(fā)展，幾乎滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的每個(gè)部門，為醫(yī)療、電子、航天工業(yè)等提供了所需的新材料。聚合性材料的可燃性限制了它在工業(yè)上的應(yīng)用，也給生產(chǎn)生活帶來(lái)危險(xiǎn)，美國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)平均火災(zāi)率為17s一次，因此所造成的損失是不可估量的，而阻燃劑的使用是聚合性材料工業(yè)應(yīng)用的必然趨勢(shì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前阻燃劑已成為聚合材料的第二大助劑，全世界每年可生產(chǎn)15萬(wàn)-17萬(wàn)噸阻燃劑，年消耗量約為20萬(wàn)噸。

超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑是一種無(wú)鹵環(huán)保型阻燃劑，以其高效、無(wú)毒、無(wú)煙、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為最具發(fā)展前景的無(wú)機(jī)阻燃材料之一。目前國(guó)內(nèi)阻燃級(jí)氫氧化鎂粒度分布不均勻、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量少，因此，尋找一種低成本的制備改性氫氧化鎂的方法，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、大批量生產(chǎn)各種性能優(yōu)良的超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

阻燃劑是可以阻止火焰燃燒的物質(zhì)的總稱。由于人們對(duì)安全、環(huán)保、健康的認(rèn)識(shí)不斷提高，國(guó)內(nèi)外已將環(huán)保型阻燃劑作為研發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)，其中以無(wú)機(jī)阻燃劑為主，以環(huán)保型阻燃劑為主的一類工業(yè)用阻燃劑主要有鋁、鎂、鉬等金屬的氫氧化物、磷酸銨類、和硼酸等。超微氫氧化鎂作為無(wú)鹵、低煙、無(wú)毒環(huán)保型阻燃劑，正越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)，我國(guó)是鎂資源大國(guó)，鎂鹽礦物豐富，其中以菱鎂礦資源最為豐富，儲(chǔ)量居世界之首，為制備超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑提供了充足的原料保障。

超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑概述阻燃劑一般有兩種分類方法，一是按所含阻燃元素可分為有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑，二是按阻燃劑與聚合材料的關(guān)系可分為添加型和反應(yīng)型。超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑不含鹵素元素，以磷系化合物為主，金屬氫氧化物為主，燃燒發(fā)煙量小，不產(chǎn)生有毒有害氣體，是一種新型的阻燃劑體系，與阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)及當(dāng)前環(huán)保要求相一致。

超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑屬添加型無(wú)機(jī)阻燃劑，與同類無(wú)機(jī)阻燃劑相比，具有阻燃、消煙、充填等三大功效，同時(shí)賦予材料無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性。但是，由于氫氧化鎂的粒度較細(xì)，比表面積較大，容易在聚合材料中實(shí)現(xiàn)顆粒的均勻分散，受熱后又能均勻釋放其阻燃性，避免了因氫氧化鎂阻燃劑在常規(guī)粒度范圍內(nèi)局部分解而引起聚合材料成炭不均勻?qū)е聶C(jī)械性能較差的問(wèn)題。

研究表明，采用納米技術(shù)可以通過(guò)改變阻燃機(jī)理來(lái)改善材料的阻燃性能[13]。在美國(guó)，Amerbrom出售0。9um的Mg(OH)2，超細(xì)化后的產(chǎn)物能夠更有效地提高其在聚合材料中的分散性，同時(shí)還能降低其對(duì)模體和聚合體物理性能的影響。結(jié)果表明，水鎂石纖維對(duì)HDPE復(fù)合體系有較好的阻燃效果，且有一定的增強(qiáng)作用。結(jié)果表明，氫氧化鎂的阻燃性與其顆粒大小成反比，即顆粒越細(xì)，阻燃性越好。

超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑的阻燃機(jī)理

Mg(OH)2的分解溫度為340℃~480℃，這使得添加了氫氧化鎂阻燃劑的材料能夠承受較高的加工溫度，并且在燃燒過(guò)程中除了自身脫水反應(yīng)外，還能促進(jìn)聚合物的成炭作用，形成保護(hù)層，起到較好的阻燃作用。

圖1.2顯示了MgOH)2的消煙性能。MgOH2的阻燃性主要表現(xiàn)在固體降解性上，其發(fā)煙量明顯少于CaCO3和Al(OH)3的超細(xì)Mg(OH)2阻燃劑的阻燃性，其阻燃性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑的“冷卻技術(shù)”-超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑在受熱分解時(shí)會(huì)釋放水分，吸收熱量，降低了聚合體表面火焰的實(shí)際溫度，從而使聚合體分解成低分子物的速度減慢。此外，均勻釋放出的水汽可以稀釋物質(zhì)表面氧氣的濃度，從而阻止物質(zhì)繼續(xù)燃燒。

(2)促進(jìn)不可燃化合物的生產(chǎn)高溫下，與可燃反應(yīng)物反應(yīng)可生成碳，而碳層不僅能使空氣變暖，而且能避免可燃物的熱分解。在高溫下，超細(xì)化均勻分散的氫氧化鎂阻燃劑與聚合材料發(fā)生反應(yīng)分解出二氧化碳等不燃性氣體，使之通過(guò)空氣而達(dá)到滅火作用。同時(shí)，均勻分散的超細(xì)化氫氧化鎂阻燃劑能促進(jìn)炭化過(guò)程，超細(xì)化納米顆粒能在炭化層中充分分散，使生成的炭化層具有較好的剛度和強(qiáng)度，能夠抵抗燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣流。

高效抑煙作用下的固體材料燃燒過(guò)程分為固體分解、預(yù)燃、燃燒和燃燒三個(gè)階段，一般聚合材料的固體分解溫度為200-350℃，而Mg(OH2)分解溫度為340℃-490℃，比普通聚合材料的分解溫度要高，因此一般聚合材料的固體分解溫度為200-350℃，而Mg(OH2)分解溫度為340℃-490℃，比普通聚合材料的分解溫度低，因此氫氧化鎂的燃燒對(duì)生煙的影響最小；此外，它的燃燒物部分區(qū)域被沖淡吸收，因此超細(xì)Mg(OH)2(OH)具有良好的消煙效果。

(4)隔斷熱傳導(dǎo)和熱輻射經(jīng)研究表明，添加超細(xì)Mg(OH2阻燃劑的聚合材料能承受較高的加工溫度，在燃燒過(guò)程中，除了自身發(fā)生脫水反應(yīng)外，還能促進(jìn)聚合物的成炭作用，形成保護(hù)層，起到較好的阻燃作用，同時(shí)能在可燃物表面產(chǎn)生均勻分布的金屬氧化物，與其它碳化物共同形成一道致密的阻燃屏障，降低分解產(chǎn)物的質(zhì)量損失，防止火焰的進(jìn)一步蔓延。

(5)納米填充減少高聚物的濃度，用納米級(jí)超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑填充，可均勻降低高聚物的濃度，從而降低易燃物的濃度，使其具有良好的阻燃性能。