中國粉體網訊  氫氧化鎂是白色粉末狀的六角形或無定性的片狀結晶，是一種重要的無機化工產品，在國民經濟中有著舉足輕重的作用和地位。在材料加工（如阻燃、精細陶瓷、電子材料、涂料）、環(huán)境保護（如酸性廢水中和、煙氣脫硫、重金屬脫除、燃煤固硫等）、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都有著廣泛的應用。

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與有機阻燃劑相比，無機阻燃材料因在火場中不會產生大量有毒有害氣體，便于人員的逃生而受到廣泛關注。氫氧化鎂具有無毒、無鹵、抑煙、價廉及耐高溫等特性，是一種綠色環(huán)保的無機添加型阻燃劑。其阻燃機理和特點如下：

（1）氫氧化鎂熱分解產生的水蒸氣可有效稀釋氧氣濃度，阻礙燃燒；

（2）氫氧化鎂的熱容大，熱分解過程中可有效降低高分子基材所吸收的熱能，使高分子基材的熱分解有所延緩；

（3）氫氧化鎂形成的表面炭化層可以延緩燃燒，并能夠抑制分解氣體的燃燒；

（4）氫氧化鎂分解吸收大量的熱量，降低被阻燃材料的溫度，可有效延緩高聚物分解速度；

（5）氫氧化鎂熱分解產生的氧化鎂本身就是優(yōu)良的耐火材料，覆蓋于高分子基材表面能夠隔絕空氣使燃燒受阻；

（6）氫氧化鎂用作阻燃劑時添加量較大才能提高高聚物的難燃性。

氫氧化鎂的表面改性

作為添加型無機阻燃劑，需要較大的添加量才能達到高阻燃的要求，為解決大量添加時給材料力學性能帶來的負面影響，目前對Mg(OH)2阻燃劑的研究主要是從超細化、表面極性的改進、低團聚性等方面取得突破來提高性價比。

未經處理的超細氫氧化鎂顆粒表面能高，處于熱力學亞穩(wěn)態(tài)，極易團聚，同時其表面親水疏油，在有機介質中難于均勻分散，與高聚物間結合力極差，易造成界面缺陷，致使高聚物的某些性能急劇降低，以至于制品無法使用。因此，要對其進行表面改性處理，在一定程度上提高憎水性能，以便改善兩者間的相容性和分散性。

氫氧化鎂的表面改性主要有表面化學改性、表面接枝改性和微膠囊化改性等方法。其中，表面化學改性是比較傳統(tǒng)的改性方法，表面化學改性中的改性劑為偶聯(lián)劑、表面活性劑和復合改性劑。表面接枝改性是將改性劑接在高分子表面上，形成大分子改性劑，進而改善高分子材料表面性質的技術，接枝后氫氧化鎂的表面性質有很大改變，吸水率降低25%～70%，疏水性增強。使用微膠囊化技術可使氫氧化鎂熱穩(wěn)定性良好，粉體與聚合物極體之間的界面黏性得到提高，而且改性材料的力學性能也有所提高。

偶聯(lián)劑改性

偶聯(lián)劑改性是偶聯(lián)劑與超細粉體表面發(fā)生化學偶聯(lián)反應，兩組分之間除了范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外，還有離子鍵和共價鍵的結合。偶聯(lián)劑分子必須具備兩種基團：能與無機納米粒子進行反應的極性基團和與有機物具有反應性或相容性的基團。通過偶聯(lián)劑處理，高表面能的納米粒子與低表面能的有機體有較好的親和性。根據中心原子的不同，可將偶聯(lián)劑分為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑、鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑、鋁鈦復合偶聯(lián)劑等。表1是氫氧化鎂表面改性常用的幾種硅烷偶聯(lián)劑。表2是氫氧化鎂表面改性常用的幾種鈦酸酯偶聯(lián)劑。

表面活性劑改性

表面活性劑分子結構的特點是含有疏水基和親水基。表面活性劑的類型很多，包括陰離子型、陽離子型以及非離子型等，如高級脂肪酸及其鹽、醇類、胺類和酯類等，其分子的一端為長鏈烷基，結構與聚合物分子相近；另一端為羧基、醚基、氨基等極性基團，可與氫氧化鎂粒子發(fā)生吸附或化學反應，而附著在氫氧化鎂粉末表面，又因表面活性劑的烴基與高聚物有親和性，抑制了氫氧化鎂粉體的團聚現象，所以經表面活性劑表面改性的氫氧化鎂在橡膠和塑料中有較好的分散性。

聚合物表面接枝改性

聚合物表面接枝也是常用的表面改性方法。有些無機粉體粒子表面具有可以發(fā)生自由基反應的活性點，在適當條件下，高分子聚合物活性單體可在這些活性點上反應接枝于粒子表面上，再引發(fā)聚合反應。將聚合物長鏈接枝在粉體表面，聚合物中含親水基團的長鏈通過水化伸展在水介質中起立體屏蔽作用，這樣粉體在介質中的分散穩(wěn)定除了依靠靜電斥力外又依靠空間位阻，效果十分明顯。這種處理方法可使得接枝前團聚程度大的粉體，接枝以后團聚程度顯著降低，不易再團聚，分散穩(wěn)定性增加。用于氫氧化鎂粉體表面改性的高分子處理劑通常有聚丙烯酸(鹽)、三元共聚物等。

超細氫氧化鎂表面改性效果的評價方法

氫氧化鎂表面改性效果的評價方法可分為直接法和間接法兩種。

直接法：改性氫氧化鎂表面性能可以通過考察改性粉體填充形成的制品性能，特別是力學性能便可對改性效果作出直接評價，如以最終復合材料制品的氧指數、沖擊強度、撓曲強度、拉伸強度、伸長率、熱變形溫度、硬度及熔體流變性等參數。但這種方法的缺點是工藝線路及過程都比較復雜。

間接法：是通過改性物料的一些參數來表征粉體表面改性效果，例如接觸角、粘度、親油性和平均粒徑等方法，這些方法在實際生產中簡便、直觀地反映了粉體的改性效果。也可采用先進的分析測試手段對超細粉體表面改性機理進行分析并評判其改性效果。如利用紅外光譜、差熱分析(DTA)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析和俄歇能譜分析，對粉體表面改性的結構、均勻性、厚度及化學元素變化等因素進行詳細的分析，用活化指數、吸附實驗、沉降性質、Zeta電位等來表征超細粉體的表面改性效果。

結語

超細氫氧化鎂的表面改性技術與其它眾多學科密切相關，涉及膠體化學、有機化學、結晶學、納米材料學、現代儀器分析與測試等諸多領域。其改性機理、改性方法及設備，改性效果表征技術等仍待進一步的研究與完善。

參考資料：

王剛等.納米氫氧化鎂表面改性技術的研究進展

張旭等.氫氧化鎂表面改性與阻燃性能研究

劉家偉等.氫氧化鎂阻燃劑的表面改性進展

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