摘  要：本文评述了近年来国内氢氧化镁阻燃剂的生产应用和研发动向。包括产品标准，生产厂家和质量指标，无卤化进程，研发与应用，同时展望了其发展前景。
    关键词：阻燃剂；氢氧化镁；研究开发
    中图分类号：TQ132.2    文献标识码：A    文章编号：1009-4725(2003)11-0007-04

Market Prospect, Production and Application of Mg(OH)2 Flame Retardant at Home
GUO Ru-xin
(Tianjin Soda Works, Tianjin 300450, China)

    Abstract：This article gives a review on the production, application and trends of research and development of Mg(OH)2 flame retardant at home, including standard of product, producer, quality target, progress of non-halogenation, R&D and application as well as future prospect.
    Keywords：flame retardant; magnesium hydroxide; R&D

    1  前言
    近年来，随着环境呼声的日益高涨，无卤阻燃剂受到广泛的关注。在无卤阻燃剂中，由于氢氧化镁在热行为和应用功能方面优于氢氧化铝，在经济方面价格适中易为用户所接受。因此氢氧化镁是无卤阻燃剂中颇具发展前景的一个品种。我国一些厂家都在密切关注这一产品的开发与应用，几年来无论是天然矿石法(水镁石法)还是合成法均有一定程度的发展。行业标准已经提出并已实施，基础研究与应用开发也较活跃。现就国内这一品种的发展态势作一简要综述和分析。
    2  产品标准
    我国于2000年12月制订了有关工业粉状氢氧化镁行业标准(HG/T3607-2000)并于同年12月1日开始实施。这是迄今见到的唯一的一项专业标准。国外不同规格和品种氢氧化镁的生产规模很大，在不同领域中的应用也有近20多年的历史，但一直未见有任何由官方提出的标准出台。因此，我国行业标准的提出很具有开创性。工业粉状行业标准见表1。

表1 工业粉状氢氧化镁行业标准

3  生产厂家和质量指标
    3.1  生产厂家
除在文献［1］中已提到的氢氧化镁生产厂家外，目前国内还有下列氢氧化镁的生产厂家：

    此外，大连大化公司与清华大学合作共同研发纳米级氢氧化镁阻燃剂；山东寿光某单位拟引进超高活性氢氧化镁项目；江苏连云港市亦将氢氧化镁阻燃剂项目列入科技兴海十五规划(以上均为合成法)。
    3.2  质量指标
    国内部分厂家氢氧化镁阻燃剂理化指标见表2。

表2 部分厂家氢氧化镁阻燃剂理化指标

      *：TZ 570A 硅烷偶联剂处理，适用于PP，PE，EVA，PVC，PS，ABS，PBT和PA。
      **：TZ 210A 钛酸酯偶联剂处理，适用于PP，PS，PVC，EVA，PE，PBT，尼龙和橡胶等。
***：生产有HGM-100系列氢氧化镁阻燃剂及各种阻燃母粒。

    4  无卤化是大势所趋
    氢氧化镁是无卤、无机添加型阻燃剂，是目前无机添加型阻燃剂中无论从综合功能还是技术经济评价均为较好的一个品种，因此受到世界各国的关注。鉴于国外多起重大火灾的严重教训以及环境、安全等多方面的需要，阻燃剂的无卤化已成为世界范围阻燃剂行业所共同面临的问题。无卤化是大势所趋。
    我国八五期间将电缆用无卤阻燃剂开发列入火炬计划，并下达有关部委，但至今尚无商品化生产。1994年在《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)中规定，在燃煤、燃油系统和其他易燃环境中要选用无卤阻燃电缆；煤炭部(MT386-95)标准规定鉴于煤矿井下作业的防火、抑烟等安全问题，规定采用无卤阻燃电缆。在我国一些新建的大型工程中，如上海浦东国际机场公司在电缆采购标书中，严格规定采用无卤阻燃电缆；上海地铁3号线使用的地下电缆全部为无卤阻燃电缆等等。在所使用的无卤阻燃材料中，从性能优越、应用广泛、经济有效、对环境无害等诸多方面考虑，无论是单独使用还是复配使用(与ATH)，氢氧化镁都是首选品种。
    除无卤特点外，氢氧化镁初始分解温度为340℃～490℃分解完全，吸热量为187 cal/g，比ATH高约17%，温度高出140℃，抑烟能力优于ATH，硬度低于ATH，具有良好的阻燃和消烟效果，特别适合于加工温度较高的聚烯烃(PO)等多种工程塑料。氢氧化镁用于PE和PP时其阻燃效果高于ATH，这是因为氢氧化镁在燃烧分解时除进行脱水反应外，还对聚合物有一定的炭化作用，形成保护层，起到阻燃效果。在填充量相同的情况下，氢氧化镁与ATH复配使用可相互补充，其阻燃消烟性能比单独效果要更好。对PP氢氧化镁是高效消烟填充料。凡此种种，都进一步推动了氢氧化镁阻燃剂在不同种类高聚物领域中的应用。
    和ATH一样，国内镁质资源丰富，菱镁矿31亿t，白云石14亿t，水镁石27 Mt，海水制盐工业副产氯化镁卤水1500万m3，硫酸镁1000 kt，察尔汗盐湖氯化镁27亿t，运城盐湖硫酸镁10500 kt等。这些资源都为研发生产氢氧化镁提供了坚实的原料基础。同时也为氢氧化镁在研发过程中依据技术先进，经济合理，环境可接受的原则，采用不同工艺路线提出了可供选择的余地。
    5  研发与应用
    近年来国内有关氢氧化镁阻燃剂的基础研究和应用开发十分活跃。在基础研究方面包括：羟基硅油对氢氧化镁高填充HDPE力学性能的影响［3］；膨胀石墨增效氢氧化镁无卤阻燃PE的燃烧性能［4］电子束辐射对HDPE及其与氢氧化镁共混体的力学性能影响［5］；PP/Mg(OH)2系统阻燃性能和流变学行为［6］；LDPE/EVA/Mg(OH)2阻燃复合材料流变学行为［7］；有机硅在无卤阻燃EVA中的应用［8］；以及表面活性剂在氢氧化镁阻燃聚乙烯体系中的应用等［9］。上述各项专题研究的宗旨和目的都在于在氢氧化镁阻燃剂应用日趋广泛和深入的今天，求得性能的改善，探索科学合理的配方，以及阻燃消烟、力学性能和机械强度的提高等诸多方面。
    氢氧化镁阻燃剂的一项重要应用是制备阻燃电缆料，特别是聚烯烃电缆料。何振海［10］研制了无卤阻燃聚烯烃电缆料的配方，探讨了其加工工艺流程。从无卤阻燃剂氢氧化镁的晶体结构、粒径分布、比表面积三方面入手，用不同的表面处理剂对氢氧化镁粉体进行了处理，以改善氢氧化镁与聚烯烃的相容性，尽量减少对基体树脂力学性能的影响。在研制配方的基础上，从电缆料的加工工艺角度出发，不同表面处理后的氢氧化镁填充到基体树脂后的流变性能和加工性能对比，确定了较好的表面改性剂和表面处理方法，并读者讨论了有机硅增效对阻燃体系的加工性能和阻燃性能的影响，同时还研究了体系的老化性能，最终确定了无卤阻燃聚烯烃的配方。得出如下几点结论：
    1. EVA的加入可以提高阻燃电缆材料的极限伸长率，PE的加入可以有效的提高材料的断裂强度。综合考虑二者的配比，从而确定无卤阻燃电缆料的基体配方体系；
    不同表面处理剂对氢氧化镁粉体处理，对无卤阻燃体系的力学性能、流变加工性能影响很大；
    2. 大量添加氢氧化镁阻燃剂所产生的提高阻燃性的作用不如对机械性能劣化的影响大。因此，单独依靠填充量不是解决应用性阻燃电缆材料的办法，必须寻找具有协同增效作用的增效剂；
    3. 有机硅的加入，能改善氢氧化镁在材料中的分散性，降低加工扭矩，同时对材料的力学性能影响不大，是一种良好的加工助剂；
    4. 有机硅的加入，能够在阻燃电缆料燃烧时生成玻璃态的无机炭化层，形成隔氧膜，从而抑制燃烧，大大提高阻燃体系的氧指数，是一种很好的阻燃增效剂。
    氢氧化镁--聚烯烃无卤电缆料的另一组配方是：PO 100，Mg(OH)2 400，软化剂10，烃油类20，阻燃增效剂，抗氧剂及其他组分30，所得产品指标如下：抗张强度MPa 4.5，断裂伸张率185%，氧指数48，最大光比密度(NF法)8.1，pH 5.8，电导率(ns/mm)1.2，密度1.85。这种材料经沈阳电缆厂橡胶分厂制造的无卤低烟阻燃电缆中应用效果良好［11］。
    一项无卤阻燃PP体系的研究表面［12］(1)单独使用氢氧化镁，用量在160份时极限氧指数为28.8；单独使用水镁石粉，用量在140份时能达到FVO级，氧指数在28以上，细度对阻燃效果明显；(2)氢氧化镁和氢氧化铝复配有一定的阻燃协同作用，比各自单独使用时极限氧指数高，二者配比以1︰1时协同作用最好；(3)氢氧化镁、氢氧化铝与红磷复配有很好的阻燃协同作用。氢氧化镁60份，氢氧化铝60份，红磷8份时极限氧指数可达28.8。
    另一项无卤阻燃PE系统的研究，有着相似的结果［13］ 。在Mg(OH)2/LLDPE/红P系统中，红磷的增效作用十分明显，可作为LLDPE系统中的高效阻燃剂［14］。利用水镁石粉作阻燃填充剂，填充于PP中，结果表明水镁石填充量达到40份时，PP/水镁石复合材料可作阻燃材料使用；水镁石填充量达60份时，PP/水镁石复合材料可作难燃材料使用。并具有良好的消烟性能，不会造成二次污染。若水镁石用量过多，会对PP的力学性能有一定影响，此时可加入适量的SBS，EPDM等对PP共混改性，以作到阻燃性能与力学性能两方面的兼顾［15］。
    一种称之谓微胶囊的技术，可用来对氢氧化镁进行表面处理，以提高其与高分子材料的相溶性和在高分子材料中的分散性，达到提高其阻燃效果改善高分子材料物理机械性能的目的［16］。
    6  前景展望
    鉴于环境因素的制药，当今绿色化学或称环境友好化学工艺和产品越来越受到人们的重视。在阻燃剂领域为消除高聚物燃烧时所产生的有毒烟雾所造成的危害，采用无卤阻燃剂已成为世界阻燃剂领域发展的总趋势。近年来，国内对无卤阻燃剂--氢氧化镁的生产研发与应用予以极大的关注，有可能成为继ATH之后最具有发展前景的无卤阻燃剂品种。
由于氢氧化镁作为阻燃剂应用在国内起步较晚，认识水平和宣传力度不够，橡塑行业尚未普遍应用。此外，销售价格也是一个制药因素。不过，根据ATH和氢氧化镁的热行为及其他功能特性的差异，国外较高的年增长率(8%～12%)，日本、美国和西欧国家规划发展氢氧化镁阻燃剂进程以及氢氧化镁作为高性能的无卤阻燃剂在高聚物领域中应用现状和技术经济分析，对我国拥有年产8 Mt高聚产品的生产大国来说，无卤氢氧化镁阻燃剂的发展前景是乐观的。

作者简介：郭如新(1935-)，男，天津碱厂技术开发部高级工程师，多次荣获国家、部、市级科技成果奖。编译审校专著5部，发表论文90余篇。

参考文献
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