无机矿物无毒阻燃填料及其在复合材料中的应用

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1、中国地质大学（北京）期末考试论文专用无机矿物无毒阻燃填料及其在复合材料中的应用摘要：文章主要介绍主要无机阻燃剂的类型、性质以及不同阻燃剂的阻燃机制，同时介绍主要的无机矿物阻燃剂及在复合材料中的应用。关键字：无机矿物阻燃复合材料1概述1.1阻燃剂按阻燃剂与被阻燃材料的关系，阻燃剂可分为添加型和反应型两大类。前者与基材中的其他组分不发生化学反应，只是以物理方式分散于基材中，多用于热塑性高聚物。后者作为高聚物的单体，或者作为付诸实际而参与合成高聚物的化学反应，最后成为高聚物的结构单元，多用于热固性高聚物。阻燃剂是在20世纪50年代后期随高分子材料的兴起而逐渐发展起来的。高分子材料作为三大支

2、柱性材料之一已经广泛应用到国民经济和日常生活的各个方面，但是由于大多数高分子材料都是易燃的，接连不断的火灾给人们带来灾难性的伤害，因此各国对高分子材料的阻燃问题给予高度重视，制定出越来越严格和阻燃相关的法律法规。随着多种类型的阻燃剂相继出现，阻燃材料的研究也越来越深入。我国的阻燃科学起步较晚，从60年代开始发展，直到80年代得以加速。且主要以卤系阻燃为主，约占整个阻燃剂的80%。而目前国外的阻燃剂以无机体系为主，占总体的50%一60%，并且主要以氢氧化镁、氢氧化铝为主，如表1所示。表1国内外不同种类的阻燃剂所占比例对比单位%研究发现，火灾发生时造成人员伤亡的致命因素是材料燃烧产生的浓

3、厚烟雾和有毒的腐蚀性气体。据报道，美国近几年发生的大火灾中，死亡者80%是因有毒烟雾窒息而死的。2000年12月25日，河南洛阳东都商厦特大火灾中遇难的309中国地质大学（北京）期末考试论文专用人，几乎都是遭到室内装饰材料燃烧生成的有毒气体和烟雾伤害而中毒或者窒息身亡的，可见材料燃烧产生毒烟问题的严重性。因此，材料的抑烟有时比阻燃更重要。近年来，在研究、选择和评价阻燃剂与阻燃材料时，低毒性、低成烟性也成为两个重要的指标。特别是多澳二苯醚类阻燃剂产生的“二嗯英问题”，欧洲阻燃协会已经提出了禁用多澳二苯醚的法案，荷兰首先实施，其它国家如德国开始仿效，《欧盟电子电机中危害物禁用指令》从20

4、06年7月1日全面禁止PBB等澳系阻燃剂在电子产品中的使用。卤系阻燃因其用量少、阻燃效率高且实用范围广，成为市场的主流，但阻燃的同时也产生大量的腐蚀性和有毒气体，由此引发的二嗯英(Dioxin)问题得到人们的广泛关注。自欧盟2003年2月颁布了关于《限制有害物质》(RoHs)之后，含卤阻燃剂的使用受到了很大的冲击。因此，有必要开发燃烧时发烟量低，且不产生有毒、腐蚀性气体，环境友好的新型高效阻燃剂。一般阻燃剂按其化学成分可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。2无机阻燃剂2.1氢氧化镁(MH)氢氧化镁Mg(OH)2，白色固体粉末，不溶于碱性物质，受热分解为氧化镁和水，340°C时为初始分

5、解温度，430°C左右分解速度最快，到490°C时己经完全分解。氢氧化镁晶体属于+2价金属水合物族，晶体结构是层状的CdI2型，形成连续的六边形，Mg2+和OH-层互相重叠，1个镁离子被6个氢氧根离子配合，形成Mg(OH)6八面体。标准状态下：Mg(OH)2(s)→MgO(s)+H2O(g)；△H=81.0KJ/mol氢氧化镁是当前公认具有填充、阻燃和抑烟三重功能的化学助剂，具有无毒、无腐蚀和低价等优点。氢氧化镁的高温分解反应为吸热反应，当高分子材料燃烧时，可吸收部分燃烧热，燃烧时Mg(OH)2释放出大量的水蒸气可稀释高分子材料中可燃性气体的浓度，燃烧产生的金属氧化物是炭层的主要成分

6、，可延缓热量及氧气进入被阻燃聚合物材料的基体中。因而氢氧化镁的加入可延缓阻燃高聚的热降解速度，减慢和抑制高聚物的燃烧，并促进炭化和抑烟。但氢氧化镁在阻燃高分子材料时，要想达到理想的阻燃效果，添加量是很大的，这将严重的影响高分子材料的物理机械性能。2.2氢氧化铝(ATH)氢氧化铝又称为氧化铝的水合物，有三水合氧化铝A12O3·3H2O(即Al(OH)3)和一水合氧化铝A12O3·H2O(即AlO(OH))。但在这些化合物的本身晶格沙中并不含有水分子，只是在加热时，才会分解成水和氧化铝，这一点与所有的水合物的性质是相同的。氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，它既能溶于强酸，又能溶于强碱，分别生

7、成铝盐溶液和偏铝酸盐溶液。氢氧化铝可用来制备铝盐，作为吸附剂、媒染剂和离子交换剂，也用于作耐火材料、防火布等的原料。中国地质大学（北京）期末考试论文专用氢氧化铝是用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃剂不仅能阻燃，而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体，因此，获得较广泛的应用，使用量也在逐年增加。使用范围:热固性塑料、热塑性塑料、合成橡胶、涂料及建材等行业。氢氧化铝集阻燃、抑烟、填充三大功能于一身。2.3硼酸锌(BZ)硼酸锌作为阻燃剂