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氢氧化镁和氢氧化铝阻燃性能的对比分析

发布时间:12-04

氢氧化镁和氢氧化铝阻燃性能的对比分析

金属氢氧化物的阻燃作用主要是吸热分解释放水,以高填充量加入到高聚物时,阻燃高聚物受热分解时金属氢氧化物会带来一系列物理作用:吸热分解释放出水和氧化物,抵消高聚物的热量,水分蒸发吸热、形成的水蒸气稀释可燃气体,填料的高比热容和炭化作用,都会中断或者推迟高聚物的燃烧。

氢氧化镁和氢氧化铝二者的阻燃机理相似。他们的热分解过程为:热分解生成的气态水可覆盖火焰,驱逐氧气,稀释可燃气体,而且在与火焰接触的塑料表面形成一绝热层,阻止可燃气体的流动,防止火焰的蔓延,这与磷系阻燃剂的炭化作用相似。

这两种阻燃剂的分解产物都为无毒物质,产生矿物相,特别是氢氧化镁,与酸的中和能力比氢氧化铝强,可较快地中和塑料燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体(SO2、NO2、CO2等)。




一般的观点认为 ATH 的阻燃作用是多种机理协同作用的结果。因此,ATH 的阻燃机理可以归纳如下 :



(1)吸热作用。在300~350 ℃脱水吸热,抑制聚合物的升温;


(2)稀释作用。ATH填充 ,使可燃性高聚物的浓度下降。ATH脱水放出的水汽稀释可燃性气体和氧气的浓度,可阻止燃烧;


(3)覆盖作用。ATH脱水后在可燃物表面生成 Al2O3保护膜,隔绝氧气,可阻止继续燃烧;


(4) 碳化作用。阻燃剂在燃烧条件下产生强烈脱水性物质,使塑料碳化而不易产生可燃性挥发物,从而阻止火焰蔓延。


氢氧化镁的阻燃机理也是相似的。





氢氧化铝(ATH)

氢氧化镁(MH)


热反应过程:


2AI(OH)3→AI2O3 + 3H2O
分解1g氢氧化铝消耗1.051J的热量。



Mg (OH)2→MgO + H2O 

分解1g氢氧化镁消耗1.316J的热量。



氢氧化镁的分解能(1.316kJ/g)比氢氧化铝的分解能(1.051kJ/g)高,热容也高17%,这有助于提高阻燃效率。



MH的发烟量更低,MH的烟密度低于ATH (见表1. ATH和MH烟密度对比)。



含氢氧化铝的阻燃料发烟量高于氢氧化镁混合料的发烟量,抑烟方面不如氢氧化镁;氢氧化镁的炭化作用强,炭化量大,因而提高了阻燃效率,减少了产烟量。



氢氧化镁的热分解温度为330°C,氢氧化铝的热分解温度为210°C,比氢氧化铝高出100°C,因此添加氢氧化镁阻燃剂的塑料能承受更高的加工温度,因为在塑料加工的过程中提高加工温度有利于加快挤塑速度,缩短模塑时间。不过不管是氢氧化镁还是氢氧化铝,想要达到阻燃的效果添加量须达到60%以上,需要使用高填充工艺。

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