目前,國內(nèi)阻燃劑的80 %為鹵素類,al (oh) 3(ath) 、mg(oh) 2(mh) 等無機阻燃劑的用量還不到10 %; 而歐美無機系阻燃劑占阻燃劑總量的50 %～60 % , 日本達64 % , 且主要為ath、mh。由于鹵素類阻燃劑發(fā)煙量大, 且釋放出的鹵化氫氣體具有強腐蝕性, 易造成二次危害, 火災中的死亡事故有80 %以上是材料產(chǎn)生的濃煙和有毒氣體造成的。因而除了阻燃效率外, 低毒、低煙也是阻燃劑必不可少的指標。歐共體國家曾頒布禁止含鹵素阻燃劑的塑料進入歐洲市場的法令。無鹵、低煙、低毒的環(huán)境友好型阻燃劑研究開發(fā)已為熱點, 是未來阻燃劑的發(fā)展方向, 我國大力發(fā)展mh等無機阻燃劑具有其現(xiàn)實意義和廣闊的前景。
（一）mh阻燃劑的優(yōu)點
    mh是一種白色結(jié)晶或粉末, 通過特殊工藝還可制得針狀mh, 而天然纖維狀水鎂石則可制得纖維狀mh。mh經(jīng)特殊處理即是一種無機添加型阻燃劑, 具有阻燃、消煙、防流滴、填充等多種功能,與ath相比,具有高熱穩(wěn)定性、高效促基材成炭作用和強除酸能力等特性, 可廣泛應用于pp、pe、e2va、pvc、hips、abs 等塑料、彈性體、橡膠等, mh阻燃劑的優(yōu)點主要有以下幾個方面 :
    1： mh阻燃劑具有較好的抑煙作用, 其抑煙能力優(yōu)于ath。nbs 煙箱實驗表明, mh的添加量達9 %時就有明顯的抑煙作用, 其Zui大煙密度由2556 降到375。
    2： mh是不產(chǎn)生有害氣體、不影響樹脂電氣絕緣性的無毒阻燃劑, 制備過程中無有害物質(zhì)排放,mh燃燒后的分解產(chǎn)物為mgo ,它本身無毒,還能中和燃燒過程中其他成分產(chǎn)生的酸性及腐蝕氣體,如so2、no2、co2 等。
    3： mh 的熱分解溫度為340～ 490 ℃ , 比ath高出100 ℃, 所以添加mh的塑料能承受更高的加工溫度, 有利于加快擠出速度, 縮短模塑時間。同時mh的分解能(1. 37 kj / g) 比ath的分解能(1. 17 kj / g) 高,且熱容也高17 % ,有助于提高阻燃效率。
    4： mh 在燃燒時對聚合物的炭化作用比ath大,所以阻燃阻熔滴比ath好。
    5： mh對設備的磨損比ath低。
    6：mh原料易得,成本低,市場競爭力強。
    7： 天然纖維狀水鎂石具有較大的長徑比,有希望解決達到阻燃份額、高分子材料力學性能降低太大的矛盾。
（二）改善mh阻燃劑性能的研究進展
    由于mh具有上述優(yōu)點, 近年來其應用得到較快發(fā)展,但作為添加型無鹵阻燃劑使用,也需要大量添加才能達到高阻燃要求,這將引起強度下降、流動性和加工性能變差。為了解決大量添加時給材料的力學性能帶來的負面影響, 目前對mh阻燃劑主要通過超細化、表面改性和復配高效阻燃劑協(xié)同效應來提高阻燃性能,減少添加量。
1：超細化
    近年來, 國內(nèi)已經(jīng)有多種新型粉體混合及表面改性設備,既有高效、節(jié)能、價廉的設備,也有適于大規(guī)模生產(chǎn)的連續(xù)式粉體改性的機型, 可根據(jù)具體情況選用。
    無機阻燃劑的顆粒越細, 其阻燃效果、機械性能和力學性能越好。由北京化工大學開發(fā)的高抑煙型納米mh阻燃劑已工業(yè)化生產(chǎn),其高效阻燃抑煙,可明顯改善阻燃材料的各種機械性能。
2：表面改性
    mh的極性很強, 表面帶有正電荷, 具有親水性,且易團聚,與高分子材料的相容性差,因此,合理的表面處理對改善mh的使用性能極為重要,甚至必不可缺。對mh的表面改性處理常用陰離子表面活性劑、有機磷酸酯、偶聯(lián)劑、高分子包覆劑。表面改性的優(yōu)劣與表面改性劑和mh 之間的作用力類型、作用點的多少、改性劑用量的多少,以及mh被改性后所形成的表面性質(zhì)密切相關(guān)。一般來說,表面改性劑與mh 之間化學鍵合作用的改性效果優(yōu)于物理吸附作用; 作用點越多, 改性劑把無機mh粒子包裹得越緊密, 在加工過程中就能避免因高溫和高強剪切力的作用暴露極性表面而造成流變性不佳、mh 在基質(zhì)中成為屈服點和應力集中點, 從而使機械性能變差的缺點。同時, 正確的表面改性方法還需用適宜的表面改性設備才能達到良好的表面改性效果。以往國內(nèi)對mh的表面改性處理只有少數(shù)企業(yè)用低速捏合機和新型表面改性設備, 大多數(shù)企業(yè)使用老式一般高速混合機(950/475 rpm) 或所謂“熱攪”/“冷攪”復合式粉體連續(xù)改性系統(tǒng)。這種高速混合機是為pvc 樹脂粉與增塑劑等助劑混合而設計的,用于mh粉體表面改性處理時主要有如下缺點:
(1)：混合機內(nèi)存在明顯死角, 混合狀態(tài)不良,均勻性差,且易結(jié)團;
(2) ：粉塵飛揚問題嚴重, 無法用噴液霧化方式添加液狀偶聯(lián)劑, 而多是從加料口用壺狀容器手工潑灑, 這樣不均勻更加重了微細粉粒的結(jié)團現(xiàn)象,成為質(zhì)量隱患,表面改性效率達不到100 %;
(3) ：耗電量及啟動瞬時電流過大等。mh表面處理效果。經(jīng)過處理的mh不僅機械強度較未處理的高, 而且氧指數(shù)(loi) 也有很大改善。
    利用自制的復合型偶聯(lián)劑處理水氯鎂石用于hdpe , 不僅可以改善體系的阻燃性能,而且可以使復合材料的物理機械性能特別是沖擊強度得到較大幅度的提高。如水鎂石添加量為50 %時,體系的拉伸強度僅有小幅度(8 %) 下降,而沖擊強度則達基體樹脂的4. 3～6. 5 倍, loi 值為2411 % ,復合體系從易燃材料變?yōu)榫哂凶韵ㄐ缘牟牧?。他們指?高添加量下水鎂石復合體系之所以能保持較高的拉伸強度, 可能與其小粒徑部分多呈菱形的形態(tài)特征有關(guān); 而水鎂石所引起的增韌效果, 則與偶聯(lián)劑對水鎂石表面有較好的反應活性, 并能和基體樹脂之間生成強度較高的微觀相界面的作用有關(guān)。
    具有較大長徑比的改性纖維狀mh分散均勻,與樹脂的相容性較好, 并具有較強的抗靜電作用。用經(jīng)過表面處理的纖維狀mh與pe、pvc、pp 等經(jīng)加工制成多功能母料,具有增強、阻燃、消煙、抗靜電、提高熱穩(wěn)定性等多種功能,已經(jīng)用于pvc、pe、pp 的共性工藝, 對于塑料制品的進一步開發(fā)和應用具有較好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。這種母料已獲得專利。
    利用粒徑2μm的水鎂石粉料, 經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑a - 151 和硬脂酸雙層包覆處理, 在ldpe/ 水鎂石體系中的阻燃性能，對水鎂石用于pp 阻燃性能進行了研究, 當水鎂石用量達到40phr 以上時, pp/ 水鎂石復合材料可作阻燃材料使用, 當用量達到60phr 時,pp/ 水鎂石復合材料可作難燃材料使用。在水鎂石用量較大時,可加入適量的sbs或epdm等對pp 共性,從而達到阻燃性能和力學性能的兼顧。