六、无机阻燃剂的种类与特点

1、无机阻燃剂n概念：添加于聚合物配方中，具有阻燃、协效阻燃或抑烟功能的无机化合物。一般包括氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物等。其中氧化锑、硼酸锌等单独使用时阻燃效果并不显著，与卤系、磷酸酯及其他有机阻燃剂配合能明显提高其阻燃效果，因此亦有阻燃协效剂或阻燃助剂之称。无机阻燃剂一般阻燃效能较低，添加量大，但有害性小，抑烟效果好。n优点：由于无机阻燃剂在合成材料中除有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而且赋予材料无毒性、无腐蚀性，因而得到广泛应用。在环保要求日益加强的今天，无机阻燃剂更是显示出强大竞争力和发展潜力。n在这部分内容中主要介绍铝-镁系列阻燃剂，红磷阻

2、燃剂在其他章节中介绍。铝-镁系阻燃剂n铝-镁系阻燃剂受热分解时能释放出大量的水蒸汽，大量的水蒸汽能蓄热和稀释聚合物可燃气体的浓度，还可在可燃源和基质材料间形成不燃性屏障从而达到阻燃的目的。同时它也是一种抑烟剂，因为释放出的气体是水蒸气，对生物无害，对金属无腐蚀。所以铝-镁系阻燃剂是目前公认的在塑料行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的有机聚合物助剂，是有机聚合物实现无卤阻燃的首选材料。氢氧化铝氢氧化铝的性质n1.氢氧化铝是正氢氧化铝三水合氢氧化铝Al(OH)3和偏氢氧化铝单水合氧化铝AlO(OH)的统称。三水合氧化铝变体很多，作为阻燃剂的氢氧化铝（ATH）主要是-氢氧化铝。n2. 氢氧化铝的阻燃

3、和抑烟性能 干燥的氢氧化铝粉末中含有34.6%的化学结合水，在许多聚合物体系的加工温度下氢氧化铝是稳定的，而且氢氧化铝不与许多有机聚合物发生化学反应。但是，当被加热到较高温度后，氢氧化铝高的热容值可以使有机聚合物体系温度不致快速升高。 氢氧化铝的分解分为三个步骤:在温度低于205时，氢氧化铝在大气中保持稳定，205220开始缓慢分解，氢氧化铝脱除部分结合水，生成Al(OH)3AlOOH，放出占氢氧化铝质量比5.7%左右的结合水;当温度超过220分解加快，生成A12O3 2AlOOH，放出占氢氧化铝质量比23%左右的结合水，主要的吸热峰在308左右;第三步分解对应的吸热峰为550左右，放出剩余的

4、结合水，生成Y一A1203。氢氧化铝的吸热脱水过程延缓了聚合物的燃烧，使燃烧速度减缓，同时放出的水蒸汽，不仅冲淡了燃烧的气体，而且参与了冷凝相的反应。吸热分解直接产生的冲淡效果，也使氢氧化铝具有抑烟功能。分解生成的氧化铝与其它炭化物一起形成一道阻燃屏障，可减小烧蚀速度，防止火焰的蔓延阻燃级氢氧化铝的化学组成和主要物理性能阻燃氢氧化铝的制法n作为阻燃剂的AI(OH)3，各国都由氧化铝厂生产，或者从铝厂购买原料氢氧化铝再加工成阻燃氢氧化铝。 AI(OH)3 大部分用拜耳法生产，只有少部分由碱-石灰烧结法生产。拜耳法生产的AI(OH)3不宜直接用为阻燃剂，需进行二次处理。拜耳法生产氢氧化铝工艺流程阻

5、燃氢氧化铝应用nAl(OH)3广泛用于阻燃PP、PE、EVA、ABS、HIPS、PVC、环氧树脂、不饱和聚酯、丙烯酸酯、软质聚氨酯泡沫塑料、橡胶、乳胶、涂料等。个别改性品种也可用于PA。n阻燃用的Al(OH)3多经过表面处理，且多与其他阻燃剂复配使用，因为单一的Al(OH)3阻燃性能较差，达到一定阻燃级别所需的用量太大，严重恶化被阻燃基材的力学性能及其他相关性能。氢氧化铝阻燃剂的发展方向1.超细化 Al(OH)3的粒径直接影响其阻燃和填充性。超细Al(OH)3增强高聚物与无机界面的相互作用，可更均匀的分散在基体树脂中，从而能更有效的改善共混料的力学性能。2. 高纯化 高纯化是指去除Al(OH)

6、3中的杂质以提高Al(OH)3的纯度，改善其电气性能及其他性能。3.表面活性化 对作为阻燃剂的表面改性，是提高其性能和扩大其应用的技术途径之一。 4.热稳定化5.纤维化6. 协同复配 氢氧化镁氢氧化镁的性质n1.氢氧化镁（MH）的分子式为Mg(OH)2，作为阻燃剂与氢氧化铝是及其类似的。但是，氢氧化镁的热稳定性远优于氢氧化铝，故对于加工温度较高的聚合物，以氢氧化镁为阻燃剂比氢氧化铝更为相宜。n2. 氢氧化铝的阻燃和抑烟性能 （1）氢氧化镁热分解温度高达350，比氢氧化铝分解温度高于100，故有利于塑料加工温度的提高，加快挤塑速度，缩短模塑时间;（2） 氢氧化镁分解能高，有利于吸收燃烧热，提高阻

7、燃效率;(3)氢氧化镁具有极佳的消烟性能; (4)氢氧化镁与酸的中和能力强，可较快地中和塑料燃烧过程产生的酸性气体CO2、NOx、CO2等; 氢氧化镁的阻燃和消烟性能不同阻燃剂阻燃的PVC的HCl生成量 Mg(OH)2用量与几种树脂氧指数的关系阻燃氢氧化镁的制法n目前，氢氧化镁主要工业化合成方法有氯化镁热解法和卤水氨法连续沉降法。氢氧化镁生产过程中存在两大难题，一是普通氢氧化镁制造比较容易，但作为阻燃氢氧化镁要求其粒子呈纤维状或片状，需要特殊技术才能满足要求；二是氢氧化镁沉淀颗粒较细，粘性大，给洗涤、分离等后处理操作带来困难。n由于氢氧化镁具有许多优异特点，近10多年内国内外关于氢氧化镁的基础

8、研究与应用研究十分活跃，目前国外有近10个国家的20余家企业生产20多个品种，总年产能力约17万吨。许多国家目前仍在建设或计划建设氢氧化镁新装置。据有关资料报道，近年将建设的氢氧化镁装置总年产能力约为14万吨。我国目前氢氧化镁阻燃剂年产能力约为1.3万吨，主要生产厂家有山东胶州古河镁盐厂、上海振泰化工厂、河北武邑县阻燃剂厂、江苏南化集团连云港碱厂、山东海化集团、温州钾肥厂等。与国外先进水平相比，我国企业规模小，品种少，技术水平低，亟待提高行业整体水平。 阻燃氢氧化镁的应用nMg(OH)2的应用领域与Al(OH)3类似，广泛用于阻燃PP、PE、EVA、PVC、ABS、HIPS、PA、环氧树脂、橡胶、涂料等。但与Al(OH)3相比，Mg(OH)2更适用于加工温度较高的工程塑料。n另外，与Al(OH)3相似，阻燃用的Mg(OH)2需经过表面处理，也常与与其他阻燃剂复配使用，以获得更佳的阻燃效果。阻燃氢氧化镁的发展方向 氢氧化镁做阻燃剂主要有两个方面的问题： 一是生产过程中，粒子之间集聚成团性强，在塑料中的分散性差； 二是其表面亲水疏油，在有机高聚物中难以均匀地分散。 因此，目前迫切需要解决的问题是研究生产过程中有关阴离子及沉淀对产物性能的影响，通过改性研究，生产出不同物理