[发明专利]复合湿法表面改性处理制备氢氧化镁阻燃剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法表面改性处理氢氧化镁阻燃剂的制备技术领域，尤其是涉及一种采用超分散剂与脂肪酸（或钠/或钾盐）复合湿法表面包覆改性制备分散性良好的氢氧化镁阻燃剂的方法。

背景技术

随着高分子材料应用领域的不断拓展，阻燃技术也日益引起人们的重视。目前实际应用的阻燃剂品种繁多，主要有卤系、有机磷系、磷-氮系、有机硅系及无机类的铝系、镁系、锑系、钼系等。由于火灾中有80%由烟窒息而死亡，因此当代阻燃剂技术中“抑烟”比“阻燃”更为重要。世界上阻燃剂发展方向是：（1）非卤化。主要是以无机阻燃剂代替现在大量使用的卤系阻燃剂。（2）阻燃剂超细化。阻燃剂颗粒越细，对所添加材料的物理性能的影响将越小，甚至可以起到增强的效果。（3）阻燃剂表面处理。用表面化学方法处理无机阻燃剂，以增强其与高分子材料的亲和力。（4）研究阻燃体系的协同作用。将不同的阻燃剂进行复配，在增强阻燃效果的同时，减少阻燃剂的用量。因此，开发研制高效、抑烟、低毒的无机阻燃剂将愈来愈受到用户的青睐。

由于无机阻燃剂在合成材料中除有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而且赋予材料无毒性、无腐蚀性，因而得到广泛应用。氢氧化镁在生产、使用和废弃过程中均无有害物质排放，而且还能中和燃烧过程产生的酸性与腐蚀性气体，是一种环保型绿色阻燃剂。氢氧化镁热分解温度高，比目前常用的无机阻燃剂氢氧化铝高出140℃，可以使添氢氧化镁的合成材料能承受更高的加工温度，利于加快挤塑速度，缩短模塑时间，同时亦有助于提高阻燃效率。

目前在氢氧化镁阻燃剂生产方面，日本走在世界的前列。日本目前氢氧化镁阻燃剂的生产仍以海水卤水法为主，尤以协和（Kyowa）公司（9kt/a）和TMG公司（12kt/a）的产品最具知名度。前者在商品名称Kisuma下至少有6个品种，后者在Finemag名下有两个品种。美国和欧洲对氢氧化镁阻燃剂的研究晚于日本，但有后来居上的势头，目前已经发展成为产量最大、品种最多的氢氧化镁阻燃剂生产国，且随着美国国内在这一领域的基础研究和应用研究不断深入拓展，美国和欧洲氢氧化镁阻燃剂制品的生产已经基本实现了系列化，以美国Huber公司和美国雅宝公司为代表。Huber公司生产的氢氧化镁Zemgen10、30两种是未进行表面处理，可在PVC和其它热塑性塑料中应用，Zemgen15、35是经过表面处理分散性能改进后的氢氧化镁，应用于各种聚合物中。美国雅宝生产的商品名称Magnifin下至少有10个品种，包括未改性的品种3个，和脂肪酸、硅烷偶联剂、特殊复合改性处理的品种7个。一般说来，硅烷偶联剂处理的氢氧化镁的力学性能优良，但硅烷偶联剂易水解，所以改性大多以干法为主，对改性设备的要求比较高。以色列死海溴集团以高浓度氯化镁为原料，采用高温裂解—水合工艺制备氢氧化镁阻燃剂，已建成年产万吨的生产厂，该产品纯度高（>98%）、形貌规则、分散性好，该工艺的特点是可连续、大规模生产，不足之处是设备投资大、过程能耗高，同时副产的大量盐酸亦需寻找出路。

氢氧化镁用作阻燃剂时，必须经过特殊处理和表面改性，具备特定的晶形。一般要求：（1）晶形为纤维形，这样能够增加材料的延伸率和挠曲强度；（2）纯度必须高，纯度越高，阻燃效果越好；（3）颗粒越小越好，各方面性能包括阻燃效果、消烟和机械性能都得到提高；（4）表面极性低，在材料中分散性和相容性增加，对材料机械影响减少，所以要用适当的表面活性剂及用量进行表面处理，来提高与高分子聚合物的相容性。只有具备以上特征的氢氧化镁才能和高分子材料更好地相容。如美国专利US：4126593用多元醇脂肪酸酯对氢氧化镁进行表面改性，添加到聚合物树脂中，其流动性冲击强度有显著提高，模压性能、表观性、自熄灭性都有很大提高；美国专利US：6011086用失水山梨醇酯改性氢氧化镁，添加到聚合物材料中，其机械性能、加工性能、阻燃性能都有提高；中国专利CN1541943A采用饱和脂肪酸钠盐、钾盐或胺盐为表面改性剂，制备的氢氧化镁产品分散性好，具有较高的加工温度，并用作塑料、橡胶、建材等产品的阻燃剂。

发明内容

一般来说，选用各类饱和或不饱和脂肪酸对氢氧化镁进行改性是有效的，因为覆盖在氢氧化镁表面的有机酸具有柔软的脂肪族长链，能在有机基料分子上弯曲缠绕，增强结合力，对提高相容性起到一定的效果。但由于有机酸只有单分子长链，其几何结构和空间位阻的先天不足，以及所带羧基的结合力不够强，总使得此类改性产品在应用过程 出现包覆层易脱落，基料分散力不够或因增加用量，制品力学性能下降的缺点，使之只能作为普通填料以降低制品成本使用，而不能作为功能性填料来增强材料的整体性能。