隨著高分子材料的廣泛應用，其易燃性也引起了人們的關注。 所以為高聚物選擇既能發揮阻燃效果又不影響材料加工性能的阻燃劑就顯得非常重要[1]. 而在環保型的無機阻燃劑中，氫氧化鎂有阻燃、抑煙、填充的三重功能和熱穩定性好、分解溫度高、無腐蝕性、無毒、無味等特點，同時它在生產、使用和廢棄過程中均無有害物質排放，還能中和燃燒過程中產生的酸性與腐蝕性氣體，是一種環保型綠色阻燃劑，因而成為有機高分子材料阻燃添加劑的首要選擇[2-4]. 但是，氫氧化鎂具有很高的表面極性，顆粒之間極易團聚，直接添加到高聚物中分散性和相容性較差，直接影響了材料的加工和力學性能[5].

所以，必須通過表面改性的方法來使其表面由親水性變成親油性，以提高氫氧化鎂作為阻燃劑在高分子材料中的分散性和相容性，使其得到更廣泛的應用。

1 氫氧化鎂的表面改性

氫氧化鎂的表面改性方法主要有表面化學改性、表面接枝改性和膠囊化改性。 其中，表面化學改性是最簡單常見的改性方法， 也是目前最主要的表面改性方法。而表面化學改性又可分為干法和濕法，干法改性工藝簡單，但改性效果不理想；濕法改性效果好，但存在著改性劑隨水流失、成本上升、對設備要求較高的問題[6]. 表面化學改性中常用的改性劑，大致可分為偶聯劑、表面活性劑和復合改性劑。而選擇不同的改性方法，不同的改性劑，運用在不同的高分子材料中，其應用效果也不相同。

1.1 偶聯劑

1.1.1 硅烷偶聯劑

陳曉浪等[7]研究了在 100 ℃的高速混合機中用硅烷偶聯劑對氫氧化鎂進行干法改性，及其對PP（聚丙烯）/Mg（OH）2復合材料性能的影響。當硅烷偶聯劑的添加量為 2%（質量分數），Mg（OH）2添加量為 100 份時， 復合材料的氧指數可達最大值（29.6%），同時降低了復合體系的表觀黏度，改善了體系的流動性， 而且能夠削弱納米氫氧化鎂微粒對PP 基材的異相成核作用。

葉虹等[8]用硅烷偶聯劑對結晶氫氧化鎂進行了干法表面改性，并對 EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）進行了復合添加研究，確定了最佳添加條件為：

改性時間為 0.5 h、改性溫度為 110 ℃、改性劑用量為 2%（質量分數）、Mg（OH）2添加量為 120 份，此時復合材料的氧指數可達 33.7%、拉伸強度為 13.0MPa、斷裂伸長率為 217%, 明顯提高了復合材料的阻燃性能，同時降低了氫氧化鎂對復合材料的機械力學性能的不良影響。

陳一等[9]研究了硅烷偶聯劑對 HDPE（高密度聚乙烯）/納米 Mg（OH）2阻燃復合材料性能的影響，通過濕法表面改性氫氧化鎂可明顯提高體系阻燃性能和力學性能。 當硅烷偶聯劑添加質量為氫氧化鎂質量的 3.5%、納米氫氧化鎂添加質量為 HDPE 的60%時，達到最佳改性效果：氧指數較未改性時提高9.8%;拉伸強度為 25.4 MPa、沖擊強度為 38.4 kJ/m2,較 未 改 性 時 均 提 高 20% 以 上 ; 斷 裂 伸 長 率 為378.76%,變化不明顯。

1.1.2 鈦酸酯偶聯劑

馮鈉等[10]利用鈦酸酯偶聯劑 JN-114 對粒徑為2 μm 的氫氧化鎂進行了干法表面改性， 使得 TPO（熱塑性聚烯烴彈性體）/Mg（OH）2復合材料的氧指數高達 27.8%,應變可達 400%,且出現明顯的屈服現象。 當改性后的氫氧化鎂的添加量為 70%（質量分數）時，復合材料就成為難燃材料，同時復合材料的拉伸屈服應力和拉伸斷裂應力達到最大值。

羅士平等[11]研究了鈦酸酯偶聯劑 TC-2 對氫氧化鎂表面改性效果的影響，通過測定改性前后氫氧化鎂的接觸角、比表面、紅外光譜（IR）及在分散介質中的粘性等來考察改性效果。 并將改性后的氫氧化鎂填充在 EVA 樹脂中， 當氫氧化鎂的添加量為70%（質量分數）時，拉伸強度為 8.28 MPa,氧指數為28.5%,對 TPO/Mg（OH）2復合材料的阻燃性能和力學性能均有明顯改善。

1.1.3 鋁酸酯偶聯劑

杜高翔等[12]用鋁酸酯偶聯劑對氫氧化鎂粉體進行表面改性，并添加到 PP 材料中應用。 當鋁酸酯偶聯劑的添加量為氫氧化鎂質量的 2%、 改性溫度為 80 ℃、Mg（OH）2的添加量為 PP 質量的 1.2 倍時，PP/Mg（OH）2復合材料的缺口沖擊強度比未改性氫氧化鎂填充的提高 1 倍以上，使彎曲模量提高 30%以上， 復合材料的氧指數由純 PP 的 19.4%提高到28.3%,阻燃等級提高到 V-0 級，但是材料的拉伸強度、斷裂伸長率沒有明顯提高。

1.2 脂肪酸及其鹽類

1.2.1 硬脂酸

王路明[13]采用硬脂酸對氫氧化鎂進行濕法有機化表面改性，通過 X 射線衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、熱分析（TG-DSC）和掃描電鏡（SEM） 等測試手段證明了該改性過程本質上是化學吸附過程。又將改性后的氫氧化鎂加入到聚苯乙烯（PS）中混煉制備無機阻燃型 PS/Mg（OH）2復合功能材料，復合材料的氧指數隨著 Mg（OH）2添加量的增加而顯著提高，當添加量達到 40%~60%（質量分數）時，材料的氧指數達到 25%,當添加量超過 60%時，材料的拉伸性能急劇惡化。

黃宏海等[14]將硬脂酸改性的氫氧化鎂粉體添加到 EVA 中，認為硬脂酸對 Mg（OH）2的改性過程既包括硬脂酸的-COOH 與 Mg（OH）2的-OH 之間的弱酯化反應，也包含酸與弱堿 Mg（OH）2之間的酸堿反應，所以硬脂酸對 Mg（OH）2的表面改性隨硬脂酸用量增加而持續進行。 以 5%（質量分數）的硬脂酸改性 Mg（OH）2再將其填充到 EVA 中，復合材料斷裂伸長率明顯增加，由 120%增加到 528%. 如果改性劑的添加量超過 2%（質量分數），復合材料的垂直燃燒等級將達不到 FV-0 等級； 但是只要改性劑的添加量小于 7%,氧指數均可維持在 34%左右。

姬連敏等[15]在 85~90 ℃下，用 4%（質量分數）的硬脂酸對六方片狀的氫氧化鎂表面改性 60 min,并將其填充在 PP 材料中測試其性能。 發現六方片狀氫氧化鎂在 PP 中的分散更均勻， 與 PP 相容性更好。 而當改性后的氫氧化鎂的添加量為 30%（質量分數）時，斷裂伸長率為 6.0%,拉伸強度可達 18 MPa.

1.2.2 硬脂酸鹽

劉立華等[16]研究了采用硬脂酸鈉對納米氫氧化鎂進行濕法表面改性的工藝過程， 發現在 85 ℃下，用轉速 5 000 r/min 的乳化機對添加了 5%（質量分數）的硬脂酸鈉的漿料進行乳化，可得到改性效果較好的氫氧化鎂粉體。然后將 40 份的改性氫氧化鎂應用到 100 份軟質聚氯乙烯（PVC）體系中，體系的阻燃性能和機械力學性能相比于添加未改性的氫氧化鎂得到了明顯的改善， 其中氧指數由 25.8%提高到27.8%,拉伸強度由 15.6 MPa 提高到 19.1 MPa,斷裂伸長率由 135.74%提高到 220.21%.劉立華等[17]也研究了以硬脂酸鋅作為改性劑對納米氫氧化鎂進行表面有機化改性的過程，得到的最佳改性條件是：改性時間為 0.5 h、改性溫度為 85 ℃、改性劑用量為 5%（質量分數）。 將最佳條件下制備的改性氫氧化鎂添加到軟性 PVC 體系中，添加量為40%（質 量 分 數 ）時 ,PVC/Mg（OH）2復合材料的氧指數由 25.5%上升到 27.7%,拉伸強度為 18.60 MPa,斷裂伸長率為 245.67%,既達到了較好的阻燃效果，對機械力學性能的影響也較小。

1.2.3 油酸鈉

羅士平等[11]從濃度、溫度、pH、固液比對改性劑油酸鈉的吸附量的影響入手， 通過對改性前后的氫氧化鎂進行比表面、 潤濕角、IR 等表征來確定改性效果，并將改性前后的氫氧化鎂分別填充到 EVA 體系中對比。 當 EVA 添加量為 100 份，Mg（OH）2為140 份時， 認為以油酸鈉對氫氧化鎂表面改性的過程不僅能提高其在高聚物中的分散性， 而且能改善阻燃劑分子與樹脂之間的親合力， 阻燃性能和力學性能也有小幅度提升， 氧指數由 27.5%提高到28.5%,拉伸強度由 6.28 MPa 提高到 7.33 MPa.

1.3 復合改性劑

1.3.1 硅烷偶聯劑/硬脂酸鎂

李三喜等[18]在 80 ℃的高速混合機中對氫氧化鎂進行干法表面改性， 改性劑硬脂酸鎂和硅烷偶聯劑 A 的用量分別為氫氧化鎂質量的 2.5%和 0.5%,并通過紅外等表征手段證明了改性劑與氫氧化鎂之間發生了化學吸附。 他們發現在 PE（聚乙烯）/Mg（OH）2共混體系中，改性氫氧化鎂在聚乙烯中具有更好的分散性，但是當氫氧化鎂添加量達到 35%（質量分數）時，共混體系的拉伸強度從純聚乙烯的23.71 MPa 下降到 20.57 MPa, 氧指數從 18.6%增加到 26.0%,熱失重殘余量從 0 增加到 22%.

1.3.2 硅烷偶聯劑/脂肪酸

張玉忠等[19]將硅烷偶聯劑 SCA313 與脂肪酸STA 作為復合改性劑，用來制備氫氧化鎂/硅鎂鋁粉新型復配阻燃劑，然后將阻燃劑與 EVA 混煉制成復合材料。 當用 0.6%（質量分數）的硅烷偶聯劑與 1%（質量分數）的脂肪酸對氫氧化鎂/硅鎂鋁粉進行濕法改性時，復合材料的氧指數為 42.4%,拉伸強度為11.88 MPa. 從掃描電鏡可以看到氫氧化鎂/硅鎂鋁粉以均布狀態分散于聚合物中， 從而增加了與聚合物的相容性和作用力， 也就提高了復合材料的力學性能。

1.3.3 硬脂酸/硬脂酸鈣

呂昕冉等[20]用硬脂酸/硬脂酸鈣作為復合改性劑對氫氧化鎂進行表面有機化改性， 發現當硬脂酸和硬脂酸鈣的質量比為 1∶2 時，改性效果最佳，而且復合改性有效阻止了有機長鏈的纏結，Mg（OH）2表面有機化更為完全，粒徑更小，結晶更規整。 然后將改性前后的 Mg（OH）2應用于尼龍 6,測試其阻燃性能和力學性能， 當氫氧化鎂添加量為 45%（質量分數）時，復合材料的氧指數可由純尼龍 6 的 22%提高到 27%,同時拉伸強度和斷裂伸長率只有稍微下降，比未改性 Mg（OH）2/尼龍 6 復合材料有所提高。

2 結語

氫氧化鎂作為綠色環保型阻燃劑， 必定會隨著中國高分子材料工業的快速發展得到更廣泛的應用。 全面而深入地研究氫氧化鎂的表面改性尤為重要，特別是開發新型的表面改性劑，嘗試新的改性方法，努力改善其與高分子聚合物的相容性，提高復合材料的阻燃性能和力學性能， 這樣才能充分發揮氫氧化鎂作為阻燃劑的性能優勢，提高市場競爭力。

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