當今社會,高分子合成技術發展迅速,塑料、橡膠、合成纖維等材料在日常生活中得到廣泛應用。但是,所有高分子聚合物都有缺陷,由于自身由碳、氫原子鏈構成,化合物易燃,火勢迅速蔓延。
物質加入一定量的阻燃劑后,材料的阻燃性能相應提高,但材料的機械性能和其他性能受到影響,有時會給加工帶來不便。因此,為了保持阻燃復合材料的綜合性能,必須考慮阻燃劑的綜合性能。
氫氧化鎂作為阻燃材料有很多優點
(1)氫氧化鎂分解溫度高,燃點高于氫氧化鋁,提高聚合物材料的加熱溫度;
(2)燃燒脫水后生成的MgO是耐火材料,是堿性氧化物,可吸收酸性氣體
(3)吸熱能力強,阻燃效率高;
(4)成本低,易于在不同的高分子材料中加工。
近年來,氫氧化鎂作為綠色環保阻燃劑,應用量非常大。
氫氧化鎂的制備。
制備氫氧化鎂最需要控制的兩個方面:(1)過濾性能,氫氧化鎂漿沉降性能差,影響洗滌和分離操作過程,延長氫氧化鎂合成周期,影響氫氧化鎂產量(2)控制形態,具有規則整形形形態的氫氧化鎂阻燃效果好,需要采用適當的生產方法和技術條件。
氫氧化鎂的主要生產工藝包括直接沉淀法、鎂礦石磨削法、氧化鎂水化法等。
直接沉淀法。
目前合成氫氧化鎂的方法有很多,其中最常用的方法就是沉淀法,因為它的價格便宜,操作簡單,容易控制晶體的形狀。沉淀法中,主要是鹽溶液沉淀,通常使用氨水或氫氧化鈉等強堿,鎂鹽中使用最廣泛的是氯化鎂、硫酸鎂和硝酸鎂,偶爾也會使用有機鎂鹽乙酸鎂。
直接沉淀法中氨法制備氫氧化鎂分為一步法和連續沉淀法,連續沉淀法實現資源循環利用,降低生產成本,保證產品質量。
水熱法。
水熱反應能有效控制氫氧化鎂的形狀和尺寸,產物的性質主要取決于前驅體鎂鹽的種類、溶劑和反應過程溫度的控制,產品的形狀主要取決于溶液的pH和反應的溫度。通過調節pH的大小,合成氫氧化鎂的形狀納米花型、針狀、片狀和球形。
水熱合成的優點是獲得比表面積大100m2/g的氫氧化鎂。缺點是工業使用高溫高壓,成本高。
聲音化學合成法。
聲音化學方法是使用頻率在20kHz-10MHz范圍內的超聲波,引起細胞的形成和塌陷,在高溫高壓下產生活性的位置。與傳統方法相比,該方法發生在極限條件下,大幅度提高反應速度,形成更均勻的小晶體。聲化合成的特點是通過改變反應介質,可以產生不同結構類型的材料。
溶膠-凝膠方法。
溶膠-凝膠法是將高活性金屬化合物作為前驅體,液相混合,進行水解、收縮,生成金屬氫氧化物。形成穩定的透明溶膠,經陳化緩慢聚合,形成網絡結構,在反應過程中失去溶劑,形成凝膠。凝膠經后續干燥、燒結制成納米材料。
該方法反應的過程是前驅體分散溶解,水解生成單體,發生聚合,生成溶膠,經過干燥和熱處理等技術,制作納米氫氧化鎂材料。
氫氧化鎂的用途。
氫氧化鎂的用途非常廣泛,阻燃領域和環境保護領域是氫氧化鎂應用的主要領域。另外,由于氫氧化鎂漿具有較高的活性、吸附性能,調節方便可控,因此氫氧化鎂還可作為中和劑用于酸性廢液和富硫氧化物的處理,重金屬去除、改善土壤的酸性,也可作為抗酸劑用于藥劑學、肥料添加劑等。
阻燃的應用。
氫氧化鎂是一種重要的無鹵環保綠色阻燃劑,阻燃機生成穩定的涂層氧化鎂和水蒸氣,阻燃效率低,為了達到良好的阻燃效果,其添加量一般達到50%~60%。此時,阻燃復合材料的力學性能和加工性能大幅度降低,通常采用氫氧化鎂的表面改性和氫氧化鎂的協同效率阻燃的方法。
氫氧化鎂阻燃劑不僅可以單獨使用,還可以與其他協同劑結合使用,如氫氧化鎂/紅磷、氫氧化鎂/硼鋅、氫氧化鎂/碳納米管和氫氧化鎂/碳黑等。氫氧化鎂的協同阻燃不僅能達到更好的阻燃效果,還能減少阻燃劑的使用量,降低成本。
環境保護領域的應用。
(1)含酸廢水處理。
氫氧化鎂中和反應速度慢,中和反應后產生的粒徑大,迅速沉降。氫氧化鎂在含酸廢水的處理中可以實現操作工序的簡化和操作時間的減少、控制性好、處理成本的降低。
(2)去除重金屬。
由于氫氧化鎂粒子大于表面積,具有較強的吸附能力,可以從工業廢水廢液中去除危害環境的Ni2+、Cd2+、Mn2+等重金屬離子,其他重金屬要素如Mo、Co、Fe、W和V等也可以用氫氧化鎂、輕氧化鎂或碳酸鋁鎂去除。
(3)煙氣脫硫。
目前比較成熟的脫硫技術近20多種,其中氫氧化鎂法脫硫技術經濟實用,未來可期。氫氧化鎂脫硫的技術優點主要是脫硫效率高,投資費用少,運行費用低,綜合效益高,運行可靠,不產生二次污染。
結語。
氫氧化鎂作為阻燃劑具有各方面的優良性能,其應用范圍越來越廣泛。此外,氫氧化鎂具有價格低廉的優勢,為工廠生產節省了成本。輕燒鎂粉制備氫氧化鎂,提高產品附加值,實現資源的有效利用,有效提高企業在市場經濟中的競爭力。