氢氧化镁是目前研究最多、发展最快的绿色阻燃剂。它不产生二次污染,具有良好的热稳定性,不挥发,不沉淀,不产生有毒气体,不腐蚀加工设备,且具有显著的抑烟效果。它还具有基材碳化能力强、效率高等诸多优点,且镁矿资源丰富。然而,传统方法制备的氢氧化镁极性强、亲水性高,晶粒易发生二次团聚,分散性差,与非极性聚合物材料的相容性极差,难以形成良好的界面结合和粘附性。因此,随着聚合物材料中氢氧化镁含量的增加,其加工性能和力学性能也急剧下降,从而限制了其应用。为了使氢氧化镁更好地应用于阻燃聚合物材料,主要有以下几种方法:
(1)超细粒径。在聚合物材料的加工温度下,氢氧化镁以颗粒形式存在于体系中。一般来说,在填充量相同的情况下,氢氧化镁的粒径越细,分散性越好,阻燃效果越明显,对材料物理力学性能的负面影响越小,甚至可能对刚性颗粒起到增塑和增强作用。
(2)改变氢氧化镁的晶体结构,制备特殊形貌(六方片状)。通常,室温下混合的氢氧化镁需进行水热改性。在特定的高温高压水溶液中,氢氧化镁发生结晶和重组,晶体的结构和形貌通过溶解-重结晶-结晶生长过程而改变。六方片状氢氧化镁具有较低的表面极性和表面能,与聚合物材料具有良好的相容性,作为阻燃剂具有独特的优势。此外,六方片状氢氧化镁易于与树脂混合,并具有增强性能,因此具有良好的混合和加工性能。
(3)氢氧化镁的表面改性处理。氢氧化镁是一种高极性的亲水性无机化合物。即使氢氧化镁非常干燥,晶体中仍然含有不可忽略的水分。因此,氢氧化镁很难与聚合物材料混合,容易团聚,与聚合物材料的相容性差,导致基体表面缺陷、粗糙、暗淡。经氢氧化镁改性后,晶粒的表面极性被消除,从而改善了其在聚合物材料中的分散性、相容性和亲和力,具有更好的阻燃性能,并能起到增强剂的作用,提高聚合物材料的机械强度。
(4)开发氢氧化镁复合阻燃剂。选择其他阻燃剂与氢氧化镁复合,利用阻燃剂间的协同作用,有效提高阻燃性能。在阻燃技术领域,这种协同效应不仅可以产生更有效的阻燃体系,还可以减少其他阻燃剂中化学试剂的使用量,并提高阻燃剂的阻燃效率。