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國内氫氧化鎂阻燃劑生産應用與市場前景

國内氫氧化鎂阻燃劑生産應用與市場前景

發布日期:2017-08-26 作者: 點擊:

氫氧化鎂阻燃劑近年來,随着環境呼聲的日益高漲,無鹵阻燃劑受到廣泛的關注。在無鹵阻燃劑中,由于氫氧化鎂在熱行為和應用功能方面優于氫氧化鋁,在經濟方面價格适中易為用戶所接受。因此氫氧化鎂是無鹵阻燃劑中頗具發展前景的一個品種。我國一些廠家都在密切關注這一産品的開發與應用,幾年來無論是天然礦石法(水鎂石法)還是合成法均有一定程度的發展。行業标準已經提出并已實施,基礎研究與應用開發也較活躍。現就國内這一品種的發展态勢作一簡要綜述和分析。
 
   2  産品标準
 
   我國于2000年12月制訂了有關工業粉狀氫氧化鎂行業标準(HG/T3607-2000)并于同年12月1日開始實施。這是迄今見到的唯一的一項專業标準。國外不同規格和品種氫氧化鎂的生産規模很大,在不同領域中的應用也有近20多年的曆史,但一直未見有任何由官方提出的标準出台。因此,我國行業标準的提出很具有開創性。工業粉狀行業标準見表1。

氫氧化鎂阻燃劑

表1 工業粉狀氫氧化鎂行業标準


 

 

 

 

 

 

 

 

 



 *:TZ 570A 矽烷偶聯劑處理,适用于PP,PE,EVA,PVC,PS,ABS,PBT和PA。

  4  無鹵化是大勢所趨
 
   氫氧化鎂是無鹵、無機添加型阻燃劑,是目前無機添加型阻燃劑中無論從綜合功能還是技術經濟評價均為較好的一個品種,因此受到世界各國的關注。鑒于國外多起重大火災的嚴重教訓以及環境、安全等多方面的需要,阻燃劑的無鹵化已成為世界範圍阻燃劑行業所共同面臨的問題。無鹵化是大勢所趨。
 
   我國八五期間将電纜用無鹵阻燃劑開發列入火炬計劃,并下達有關部委,但至今尚無商品化生産。1994年在《電力工程電纜設計規範》(GB50217-94)中規定,在燃煤、燃油系統和其他易燃環境中要選用無鹵阻燃電纜;煤炭部(MT386-95)标準規定鑒于煤礦井下作業的防火、抑煙等安全問題,規定采用無鹵阻燃電纜。在我國一些新建的大型工程中,如上海浦東國際機場公司在電纜采購标書中,嚴格規定采用無鹵阻燃電纜;上海地鐵3号線使用的地下電纜全部為無鹵阻燃電纜等等。在所使用的無鹵阻燃材料中,從性能優越、應用廣泛、經濟有效、對環境無害等諸多方面考慮,無論是單獨使用還是複配使用(與ATH),氫氧化鎂都是首選品種。
 
   除無鹵特點外,氫氧化鎂初始分解溫度為340℃~490℃分解完全,吸熱量為187 cal/g,比ATH高約17%,溫度高出140℃,抑煙能力優于ATH,硬度低于ATH,具有良好的阻燃和消煙效果,特别适合于加工溫度較高的聚烯烴(PO)等多種工程塑料。氫氧化鎂用于PE和PP時其阻燃效果高于ATH,這是因為氫氧化鎂在燃燒分解時除進行脫水反應外,還對聚合物有一定的炭化作用,形成保護層,起到阻燃效果。在填充量相同的情況下,氫氧化鎂與ATH複配使用可相互補充,其阻燃消煙性能比單獨效果要更好。對PP氫氧化鎂是高效消煙填充料。凡此種種,都進一步推動了氫氧化鎂阻燃劑在不同種類高聚物領域中的應用。
 
   和ATH一樣,國内鎂質資源豐富,菱鎂礦31億t,白雲石14億t,水鎂石27 Mt,海水制鹽工業副産氯化鎂鹵水1500萬m3,硫酸鎂1000 kt,察爾汗鹽湖氯化鎂27億t,運城鹽湖硫酸鎂10500 kt等。這些資源都為研發生産氫氧化鎂提供了堅實的原料基礎。同時也為氫氧化鎂在研發過程中依據技術先進,經濟合理,環境可接受的原則,采用不同工藝路線提出了可供選擇的餘地。
 
   5  研發與應用
 
   近年來國内有關氫氧化鎂阻燃劑的基礎研究和應用開發十分活躍。在基礎研究方面包括:羟基矽油對氫氧化鎂高填充HDPE力學性能的影響;膨脹石墨增效氫氧化鎂無鹵阻燃PE的燃燒性能電子束輻射對HDPE及其與氫氧化鎂共混體的力學性能影響;PP/Mg(OH)2系統阻燃性能和流變學行為;LDPE/EVA/Mg(OH)2阻燃複合材料流變學行為;有機矽在無鹵阻燃EVA中的應用;以及表面活性劑在氫氧化鎂阻燃聚乙烯體系中的應用等。上述各項專題研究的宗旨和目的都在于在氫氧化鎂阻燃劑應用日趨廣泛和深入的今天,求得性能的改善,探索科學合理的配方,以及阻燃消煙、力學性能和機械強度的提高等諸多方面。
 
   氫氧化鎂阻燃劑的一項重要應用是制備阻燃電纜料,特别是聚烯烴電纜料。何振海研制了無鹵阻燃聚烯烴電纜料的配方,探讨了其加工工藝流程。從無鹵阻燃劑氫氧化鎂的晶體結構、粒徑分布、比表面積三方面入手,用不同的表面處理劑對氫氧化鎂粉體進行了處理,以改善氫氧化鎂與聚烯烴的相容性,盡量減少對基體樹脂力學性能的影響。在研制配方的基礎上,從電纜料的加工工藝角度出發,不同表面處理後的氫氧化鎂填充到基體樹脂後的流變性能和加工性能對比,确定了較好的表面改性劑和表面處理方法,并讀者讨論了有機矽增效對阻燃體系的加工性能和阻燃性能的影響,同時還研究了體系的老化性能,最終确定了無鹵阻燃聚烯烴的配方。得出如下幾點結論:
 
   1. EVA的加入可以提高阻燃電纜材料的極限伸長率,PE的加入可以有效的提高材料的斷裂強度。綜合考慮二者的配比,從而确定無鹵阻燃電纜料的基體配方體系;
 
   不同表面處理劑對氫氧化鎂粉體處理,對無鹵阻燃體系的力學性能、流變加工性能影響很大;
 
   2. 大量添加氫氧化鎂阻燃劑所産生的提高阻燃性的作用不如對機械性能劣化的影響大。因此,單獨依靠填充量不是解決應用性阻燃電纜材料的辦法,必須尋找具有協同增效作用的增效劑;
 
   3. 有機矽的加入,能改善氫氧化鎂在材料中的分散性,降低加工扭矩,同時對材料的力學性能影響不大,是一種良好的加工助劑;
 
   4. 有機矽的加入,能夠在阻燃電纜料燃燒時生成玻璃态的無機炭化層,形成隔氧膜,從而抑制燃燒,大大提高阻燃體系的氧指數,是一種很好的阻燃增效劑。
 
   氫氧化鎂--聚烯烴無鹵電纜料的另一組配方是:PO 100,Mg(OH)2 400,軟化劑10,烴油類20,阻燃增效劑,抗氧劑及其他組分30,所得産品指标如下:抗張強度MPa 4.5,斷裂伸張率185%,氧指數48,最大光比密度(NF法)8.1,pH 5.8,電導率(ns/mm)1.2,密度1.85。這種材料經沈陽電纜廠橡膠分廠制造的無鹵低煙阻燃電纜中應用效果良好。
 
   一項無鹵阻燃PP體系的研究表面(1)單獨使用氫氧化鎂,用量在160份時極限氧指數為28.8;單獨使用水鎂石粉,用量在140份時能達到FVO級,氧指數在28以上,細度對阻燃效果明顯;(2)氫氧化鎂和氫氧化鋁複配有一定的阻燃協同作用,比各自單獨使用時極限氧指數高,二者配比以1︰1時協同作用最好;(3)氫氧化鎂、氫氧化鋁與紅磷複配有很好的阻燃協同作用。氫氧化鎂60份,氫氧化鋁60份,紅磷8份時極限氧指數可達28.8。
 
   另一項無鹵阻燃PE系統的研究,有着相似的結果 。在Mg(OH)2/LLDPE/紅P系統中,紅磷的增效作用十分明顯,可作為LLDPE系統中的高效阻燃劑。利用水鎂石粉作阻燃填充劑,填充于PP中,結果表明水鎂石填充量達到40份時,PP/水鎂石複合材料可作阻燃材料使用;水鎂石填充量達60份時,PP/水鎂石複合材料可作難燃材料使用。并具有良好的消煙性能,不會造成二次污染。若水鎂石用量過多,會對PP的力學性能有一定影響,此時可加入适量的SBS,EPDM等對PP共混改性,以作到阻燃性能與力學性能兩方面的兼顧。
 
   一種稱之謂微膠囊的技術,可用來對氫氧化鎂進行表面處理,以提高其與高分子材料的相溶性和在高分子材料中的分散性,達到提高其阻燃效果改善高分子材料物理機械性能的目的。
 
   6  前景展望
 
   鑒于環境因素的制藥,當今綠色化學或稱環境友好化學工藝和産品越來越受到人們的重視。在阻燃劑領域為消除高聚物燃燒時所産生的有毒煙霧所造成的危害,采用無鹵阻燃劑已成為世界阻燃劑領域發展的總趨勢。近年來,國内對無鹵阻燃劑--氫氧化鎂的生産研發與應用予以極大的關注,有可能成為繼ATH之後最具有發展前景的無鹵阻燃劑品種。
由于氫氧化鎂作為阻燃劑應用在國内起步較晚,認識水平和宣傳力度不夠,橡塑行業尚未普遍應用。此外,銷售價格也是一個制藥因素。不過,根據ATH和氫氧化鎂的熱行為及其他功能特性的差異,國外較高的年增長率(8%~12%),日本、美國和西歐國家規劃發展氫氧化鎂阻燃劑進程以及氫氧化鎂作為高性能的無鹵阻燃劑在高聚物領域中應用現狀和技術經濟分析,對我國擁有年産8 Mt高聚産品的生産大國來說,無鹵氫氧化鎂阻燃劑的發展前景是樂觀的。

本文網址:http://www.nzhuajiao.com/news/378.html

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