當(dāng)今社會,高分子合成技術(shù)發(fā)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(yīng)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(gòu)成,化合物易燃,火勢迅速蔓延。
物質(zhì)加入一定量的阻燃劑后,材料的阻燃性能相應(yīng)提高,但材料的機(jī)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(fù)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(yōu)點(diǎn)
(1)氫氧化鎂分解溫度高,燃點(diǎn)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(qiáng),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(huán)保阻燃劑,應(yīng)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(chǎn)量(2)控制形態(tài),具有規(guī)則整形形形態(tài)的氫氧化鎂阻燃效果好,需要采用適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)方法和技術(shù)條件。
氫氧化鎂的主要生產(chǎn)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(qiáng)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(jī)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(xù)沉淀法,連續(xù)沉淀法實現(xiàn)資源循環(huán)利用,降低生產(chǎn)成本,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
水熱法。
水熱反應(yīng)能有效控制氫氧化鎂的形狀和尺寸,產(chǎn)物的性質(zhì)主要取決于前驅(qū)體鎂鹽的種類、溶劑和反應(yīng)過程溫度的控制,產(chǎn)品的形狀主要取決于溶液的pH和反應(yīng)的溫度。通過調(diào)節(jié)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(yōu)點(diǎn)是獲得比表面積大100m2/g的氫氧化鎂。缺點(diǎn)是工業(yè)使用高溫高壓,成本高。
聲音化學(xué)合成法。
聲音化學(xué)方法是使用頻率在20kHz-10MHz范圍內(nèi)的超聲波,引起細(xì)胞的形成和塌陷,在高溫高壓下產(chǎn)生活性的位置。與傳統(tǒng)方法相比,該方法發(fā)生在極限條件下,大幅度提高反應(yīng)速度,形成更均勻的小晶體。聲化合成的特點(diǎn)是通過改變反應(yīng)介質(zhì),可以產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)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(qū)體,液相混合,進(jìn)行水解、收縮,生成金屬氫氧化物。形成穩(wěn)定的透明溶膠,經(jīng)陳化緩慢聚合,形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在反應(yīng)過程中失去溶劑,形成凝膠。凝膠經(jīng)后續(xù)干燥、燒結(jié)制成納米材料。
該方法反應(yīng)的過程是前驅(qū)體分散溶解,水解生成單體,發(fā)生聚合,生成溶膠,經(jīng)過干燥和熱處理等技術(shù),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(lǐng)域和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域是氫氧化鎂應(yīng)用的主要領(lǐng)域。另外,由于氫氧化鎂漿具有較高的活性、吸附性能,調(diào)節(jié)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(xué)、肥料添加劑等。
阻燃的應(yīng)用。
氫氧化鎂是一種重要的無鹵環(huán)保綠色阻燃劑,阻燃機(jī)生成穩(wěn)定的涂層氧化鎂和水蒸氣,阻燃效率低,為了達(dá)到良好的阻燃效果,其添加量一般達(dá)到50%~60%。此時,阻燃復(fù)合材料的力學(xué)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(xié)同效率阻燃的方法。
氫氧化鎂阻燃劑不僅可以單獨(dú)使用,還可以與其他協(xié)同劑結(jié)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(xié)同阻燃不僅能達(dá)到更好的阻燃效果,還能減少阻燃劑的使用量,降低成本。
環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
(1)含酸廢水處理。
氫氧化鎂中和反應(yīng)速度慢,中和反應(yīng)后產(chǎn)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(xiàn)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(qiáng)的吸附能力,可以從工業(yè)廢水廢液中去除危害環(huán)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(shù)近20多種,其中氫氧化鎂法脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)實用,未來可期。氫氧化鎂脫硫的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要是脫硫效率高,投資費(fèi)用少,運(yùn)行費(fèi)用低,綜合效益高,運(yùn)行可靠,不產(chǎn)生二次污染。
結(jié)語。
氫氧化鎂作為阻燃劑具有各方面的優(yōu)良性能,其應(yīng)用范圍越來越廣泛。此外,氫氧化鎂具有價格低廉的優(yōu)勢,為工廠生產(chǎn)節(jié)省了成本。輕燒鎂粉制備氫氧化鎂,提高產(chǎn)品附加值,實現(xiàn)資源的有效利用,有效提高企業(yè)在市場經(jīng)濟(jì)中的競爭力。