中國(guó)粉體網(wǎng)訊  氫氧化鎂是白色粉末狀的六角形或無定性的片狀結(jié)晶，是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著舉足輕重的作用和地位。在材料加工（如阻燃、精細(xì)陶瓷、電子材料、涂料）、環(huán)境保護(hù)（如酸性廢水中和、煙氣脫硫、重金屬脫除、燃煤固硫等）、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都有著廣泛的應(yīng)用。

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與有機(jī)阻燃劑相比，無機(jī)阻燃材料因在火場(chǎng)中不會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，便于人員的逃生而受到廣泛關(guān)注。氫氧化鎂具有無毒、無鹵、抑煙、價(jià)廉及耐高溫等特性，是一種綠色環(huán)保的無機(jī)添加型阻燃劑。其阻燃機(jī)理和特點(diǎn)如下：

（1）氫氧化鎂熱分解產(chǎn)生的水蒸氣可有效稀釋氧氣濃度，阻礙燃燒；

（2）氫氧化鎂的熱容大，熱分解過程中可有效降低高分子基材所吸收的熱能，使高分子基材的熱分解有所延緩；

（3）氫氧化鎂形成的表面炭化層可以延緩燃燒，并能夠抑制分解氣體的燃燒；

（4）氫氧化鎂分解吸收大量的熱量，降低被阻燃材料的溫度，可有效延緩高聚物分解速度；

（5）氫氧化鎂熱分解產(chǎn)生的氧化鎂本身就是優(yōu)良的耐火材料，覆蓋于高分子基材表面能夠隔絕空氣使燃燒受阻；

（6）氫氧化鎂用作阻燃劑時(shí)添加量較大才能提高高聚物的難燃性。

氫氧化鎂的表面改性

作為添加型無機(jī)阻燃劑，需要較大的添加量才能達(dá)到高阻燃的要求，為解決大量添加時(shí)給材料力學(xué)性能帶來的負(fù)面影響，目前對(duì)Mg(OH)2阻燃劑的研究主要是從超細(xì)化、表面極性的改進(jìn)、低團(tuán)聚性等方面取得突破來提高性價(jià)比。

未經(jīng)處理的超細(xì)氫氧化鎂顆粒表面能高，處于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，極易團(tuán)聚，同時(shí)其表面親水疏油，在有機(jī)介質(zhì)中難于均勻分散，與高聚物間結(jié)合力極差，易造成界面缺陷，致使高聚物的某些性能急劇降低，以至于制品無法使用。因此，要對(duì)其進(jìn)行表面改性處理，在一定程度上提高憎水性能，以便改善兩者間的相容性和分散性。

氫氧化鎂的表面改性主要有表面化學(xué)改性、表面接枝改性和微膠囊化改性等方法。其中，表面化學(xué)改性是比較傳統(tǒng)的改性方法，表面化學(xué)改性中的改性劑為偶聯(lián)劑、表面活性劑和復(fù)合改性劑。表面接枝改性是將改性劑接在高分子表面上，形成大分子改性劑，進(jìn)而改善高分子材料表面性質(zhì)的技術(shù)，接枝后氫氧化鎂的表面性質(zhì)有很大改變，吸水率降低25%～70%，疏水性增強(qiáng)。使用微膠囊化技術(shù)可使氫氧化鎂熱穩(wěn)定性良好，粉體與聚合物極體之間的界面黏性得到提高，而且改性材料的力學(xué)性能也有所提高。

偶聯(lián)劑改性

偶聯(lián)劑改性是偶聯(lián)劑與超細(xì)粉體表面發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)，兩組分之間除了范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外，還有離子鍵和共價(jià)鍵的結(jié)合。偶聯(lián)劑分子必須具備兩種基團(tuán)：能與無機(jī)納米粒子進(jìn)行反應(yīng)的極性基團(tuán)和與有機(jī)物具有反應(yīng)性或相容性的基團(tuán)。通過偶聯(lián)劑處理，高表面能的納米粒子與低表面能的有機(jī)體有較好的親和性。根據(jù)中心原子的不同，可將偶聯(lián)劑分為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑、鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑等。表1是氫氧化鎂表面改性常用的幾種硅烷偶聯(lián)劑。表2是氫氧化鎂表面改性常用的幾種鈦酸酯偶聯(lián)劑。

表面活性劑改性

表面活性劑分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是含有疏水基和親水基。表面活性劑的類型很多，包括陰離子型、陽(yáng)離子型以及非離子型等，如高級(jí)脂肪酸及其鹽、醇類、胺類和酯類等，其分子的一端為長(zhǎng)鏈烷基，結(jié)構(gòu)與聚合物分子相近；另一端為羧基、醚基、氨基等極性基團(tuán)，可與氫氧化鎂粒子發(fā)生吸附或化學(xué)反應(yīng)，而附著在氫氧化鎂粉末表面，又因表面活性劑的烴基與高聚物有親和性，抑制了氫氧化鎂粉體的團(tuán)聚現(xiàn)象，所以經(jīng)表面活性劑表面改性的氫氧化鎂在橡膠和塑料中有較好的分散性。

聚合物表面接枝改性

聚合物表面接枝也是常用的表面改性方法。有些無機(jī)粉體粒子表面具有可以發(fā)生自由基反應(yīng)的活性點(diǎn)，在適當(dāng)條件下，高分子聚合物活性單體可在這些活性點(diǎn)上反應(yīng)接枝于粒子表面上，再引發(fā)聚合反應(yīng)。將聚合物長(zhǎng)鏈接枝在粉體表面，聚合物中含親水基團(tuán)的長(zhǎng)鏈通過水化伸展在水介質(zhì)中起立體屏蔽作用，這樣粉體在介質(zhì)中的分散穩(wěn)定除了依靠靜電斥力外又依靠空間位阻，效果十分明顯。這種處理方法可使得接枝前團(tuán)聚程度大的粉體，接枝以后團(tuán)聚程度顯著降低，不易再團(tuán)聚，分散穩(wěn)定性增加。用于氫氧化鎂粉體表面改性的高分子處理劑通常有聚丙烯酸(鹽)、三元共聚物等。

超細(xì)氫氧化鎂表面改性效果的評(píng)價(jià)方法

氫氧化鎂表面改性效果的評(píng)價(jià)方法可分為直接法和間接法兩種。

直接法：改性氫氧化鎂表面性能可以通過考察改性粉體填充形成的制品性能，特別是力學(xué)性能便可對(duì)改性效果作出直接評(píng)價(jià)，如以最終復(fù)合材料制品的氧指數(shù)、沖擊強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、熱變形溫度、硬度及熔體流變性等參數(shù)。但這種方法的缺點(diǎn)是工藝線路及過程都比較復(fù)雜。

間接法：是通過改性物料的一些參數(shù)來表征粉體表面改性效果，例如接觸角、粘度、親油性和平均粒徑等方法，這些方法在實(shí)際生產(chǎn)中簡(jiǎn)便、直觀地反映了粉體的改性效果。也可采用先進(jìn)的分析測(cè)試手段對(duì)超細(xì)粉體表面改性機(jī)理進(jìn)行分析并評(píng)判其改性效果。如利用紅外光譜、差熱分析(DTA)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析和俄歇能譜分析，對(duì)粉體表面改性的結(jié)構(gòu)、均勻性、厚度及化學(xué)元素變化等因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，用活化指數(shù)、吸附實(shí)驗(yàn)、沉降性質(zhì)、Zeta電位等來表征超細(xì)粉體的表面改性效果。

結(jié)語(yǔ)

超細(xì)氫氧化鎂的表面改性技術(shù)與其它眾多學(xué)科密切相關(guān)，涉及膠體化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、結(jié)晶學(xué)、納米材料學(xué)、現(xiàn)代儀器分析與測(cè)試等諸多領(lǐng)域。其改性機(jī)理、改性方法及設(shè)備，改性效果表征技術(shù)等仍待進(jìn)一步的研究與完善。

參考資料：

王剛等.納米氫氧化鎂表面改性技術(shù)的研究進(jìn)展

張旭等.氫氧化鎂表面改性與阻燃性能研究

劉家偉等.氫氧化鎂阻燃劑的表面改性進(jìn)展

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