
氢氧化镁和氢氧化铝是两种不同的阻燃剂,但是金属氢氧化物的阻燃机理是类似的,主要是吸热分解释放结晶水,水份蒸发吸热,抵消高聚物的燃烧热量,形成的水蒸气,稀释可燃气体;其次,作为填料的高比热容和炭化作用,也会中断或者推迟高聚物的燃烧,并在与火焰接触的塑料表面形成绝热层,隔绝可燃气体的接触,并防止火焰的蔓延,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是金属氧化物,都为无毒物质,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)。
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%,这有利提高阻燃效率。
阻燃剂 |
热反应过程 |
分解吸收热量 |
氢氧化铝(ATH) |
2AI(OH) 3→AI2O3 + 3H2O |
1.051J/g |
氢氧化镁(MH) |
Mg (OH)2→MgO + H2O |
1.316J/g |
氢氧化镁的炭化作用更强,炭化量大,因而提高了阻燃效率,减少了产烟量。
氢氧化镁烟密度低于氢氧化铝 (见下表 ATH和MDH烟密度对比)。
烟密度 |
氢氧化铝 |
氢氧化镁 |
有火焰时 |
150-180 |
20-60 |
无火焰时 |
260-320 |
40-80 |
氢氧化镁的热分解温度为330°C,氢氧化铝的热分解温度为200°C,比氢氧化铝高出100°C,因此填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。
从热反应、分解温度、阻燃效率等多个方面的对比,氢氧化镁的应用范围都要优于氢氧化铝阻燃剂,但是氢氧化铝也有其应用方面的优势。
低烟无卤阻燃电缆中很多是以填充ATH和MH作为阻燃剂,但是使用较多的是ATH,它具有以下优点:
与聚合物的相容性好,易分散;
机械性能和阻燃性能较好;
加工性能好,表现在产品的可塑性、表面光洁度等有好的指标;
着色力好,易满足产品的颜色要求。
从生产成本上考虑,两种阻燃剂99%以上的高纯度规格都需要化学合成,价格差别不大。而在粉碎研磨的生产工艺中,由于国内铝矿品位比镁矿高,造成研磨 ATH的含量较高,性能比研磨MDH稍好。
两种阻燃剂的阻燃性能有区别,但是最终阻燃效果的实现也与配方,加工工艺,应用环境等因素有关,因此还是要根据实际情况,经过详细的实验验证再选择合适的阻燃剂。