隨著高分子材料工業的發展，塑料、橡膠、纖維等合成材料越來越廣泛地用于建筑、化工、軍事及交通等領域。由于高分子材料的易燃性，因此，其阻燃技術受到全球性的關注。隨著各國環保意識的增強及阻燃法規的相繼頒布，阻燃劑市場發展很快。目前廣泛應用的阻燃劑有鹵系(主要為氯系和溴系)、磷系(包括鹵-磷系)和無機類阻燃劑(主要為Mg(OH)2和Al(OH)3)[1]。鹵系(特別是溴系)、磷系阻燃劑的阻燃效果好，但價格昂貴，且有環保問題，因此使用受到限制[2]。因而高效、抑煙性能強、無毒無害的Mg(OH)2和Al(OH)3等無機類阻燃劑越來越受到用戶的青睞。 1 阻燃劑的發展趨勢
阻燃劑的工業化生產和應用，始于60年代的美國，從此，阻燃劑的用量持續增長。美國的阻燃劑用量約為全球的50%，1972年美國用于塑料的阻燃劑為5.4 萬噸，至1996年就達25.3萬噸，其中無機類阻燃劑，從1972年的1.8萬噸增至1996年的13.1萬噸，所占市場份額也越來越大。阻燃劑用量增長的原因主要是在這一時期美國頒布了一些阻燃法規，給阻燃劑市場提供了巨大推動力[1]。而無機類阻燃劑市場份額增長的主要原因為：近年來，西方各國由于幾起重大火災、焚燒塑料造成的二次污染[2]、二噁英問題(Dioxin issue)[1]的出現，以及對環境保護的日趨嚴格，迫使塑料工業轉向使用無毒、無公害、抑煙的無機阻燃劑[3]，而占市場份額較大的溴系阻燃劑逐漸受到限制；1997年在美國召開了第八屆世界阻燃劑會議，會議指出今后阻燃劑的發展方向集中為高效、低毒、低煙的阻燃劑，會議報告中有相當一部分內容涉及到Mg(OH)2和Al(OH)3阻燃劑，這都表明無機類阻燃劑(特別是Mg(OH)2和Al(OH)3)具有廣闊的發展空間。
我國阻燃劑的研制雖也起步于60年代中期，但發展較為緩慢。1993年阻燃劑的總產量約為 5萬噸，其中無機類僅為0.12萬噸。1995年我國市場需求約9萬噸。2000年我國約需阻燃劑11～12萬噸，其中無機類約需1.5～1.7萬噸，將占市場份額的15%以上。無機類阻燃劑主要為Mg(OH)2和Al(OH)3。由于Al(OH)3問世早，目前世界上Al(OH)3阻燃劑的消費量達30～47.5萬噸，而Mg(OH)2僅為1.5萬噸[3]。但Mg(OH)2 阻燃劑的主要性能均優于Al(OH)3，因此它有進一步取代Al(OH)3的趨勢。1998年美國工業消耗Mg(OH)2阻燃劑為0.5萬噸， 2000年以后其年消耗量將超過1.5萬噸。1998年韓國進口了大量的Mg(OH)2阻燃劑。種種信息表明，Mg(OH)2阻燃劑的市場前景看好。 2 Mg(OH)2阻燃劑的特點
除對環境的影響相當外，Mg(OH)2與Al(OH)3相比，在熱反應、分解溫度、適用的聚合物、阻燃能力、抑煙能力、對酸的穩定性等幾方面，Mg(OH)2均優于Al(OH)3，也優于傳統的鹵系、磷系阻燃劑[3]。 具體表現在：
(1)二者的阻燃機理相似。Mg(OH)2和Al(OH)3的熱分解過程為：熱分解生成的氣態水可覆蓋火焰，驅逐O2，稀釋可燃氣體，而且在與火焰接觸的塑料表面形成一絕熱層，阻止可燃氣體的流動，防止火焰的蔓延，這與磷系阻燃劑的炭化作用相似。這兩種阻燃劑的分解產物都為無毒物質，產生礦物相，特別是MgO，與酸的中和能
力比Al2O3強，可較快地中和塑料燃燒過程中產生的酸性及腐蝕性氣體(SO2、NO2、CO2等)[4]；
(2)Mg(OH)2的熱分解溫度為330°C，比Al(OH)3高出100°C，因此填加Mg(OH)2阻燃劑的塑料能承受更高的加工溫度，因為在塑料加工的過程中提高加工溫度有利于加快擠塑速度，縮短模塑時間；
(3)Mg(OH)2的分解能(1.37kJ/g)比 Al(OH)3的分解能(1.17kJ/g)高，熱容也高17%，這有助于提高阻燃效率；
(4)Mg(OH)2 的炭化作用強，炭化量大，因而提高了阻燃效率，減少了產煙量；
(5)抑煙能力強于Al(OH)3，在EPDM樹脂中，混合填加75%的Mg(OH)2和25%的Al(OH)3阻燃劑與填加Al(OH)3單一阻燃劑相比，前者的產煙量明顯減少； (6)Mg(OH)2粒子的硬度比Al(OH)3小，因此對設備的摩擦小，有利于延長生產設備的壽命；
(7)隨著生產工藝的改進，以苦鹵為原料生產Mg(OH)2阻燃劑的技術日臻成熟，其生產成本將大幅度降低。由此，Mg(OH)2阻燃劑的優點顯而易見，有取代Al(OH)3的趨勢。
3 Mg(OH)2阻燃劑的應用
目前，Mg(OH)2阻燃劑的市場價格較高(超過1600美元/噸)，而且它在塑料中的加填量較大(一般為40～70%)。由此限制了它的應用，僅用于一些特殊要求的塑料工業領域，如用在電線、電纜的包復用樹脂中[3]。 實例說明如下：在100份LDPE樹脂中，加入100份5%油酸鈉改性的纖維級Mg(OH)2，其各項性能指標見表1。
由表1可知，LDPE阻燃材料的各項指標符合EWCZ-6287-1[5] 。在100份LDPE樹脂中，加入不同份額的上述纖維級Mg(OH)2， 結果見表2。
從表2可知，Mg(OH)2的比例增加，阻燃性能提高，硬度也增加，但其它性能卻有所下降，可見Mg(OH)2的填加量不宜過多 [5]。
表2 纖維級Mg(OH)2的填加量對LDPE樹脂的性能的影響(略）圖1 填加Mg(OH)2 阻燃劑的量為40%的ABS 和PPO樹脂 與純ABS、PPO 樹脂的生煙性測試(ASTM E662)Ds：比光密度，FR：Mg(OH)2 阻燃劑纖維級Mg(OH)2分別與聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)膜復合造粒，制成FA母料增強樹脂，該FA多功能母料具有增強、阻燃、消煙、抗靜電、提高熱穩定性等多種功能[6]。 3.3 Mg(OH)2阻燃體系的抑煙性能
Mg(OH)2的消煙性優于Al(OH)3, Mg(OH)2的填加量達10%時就有明顯的消煙作用。對Mg(OH)2填加量為9%的聚苯乙烯樹脂進行NBS煙箱試驗，發現其最大煙密度由2556降至375[7]。圖1是填加Mg(OH)2的量為40%的ABS和PPO樹脂與純ABS、PPO樹脂的生煙性測試(ASTM E662)結果[8]。由圖1可看出，填加Mg(OH)2后，兩種樹脂的產煙量都明顯下降，而且初始生煙時間顯著地推遲，生煙速度也明顯降低。對Mg(OH)2的填加量為60%的聚酰胺和聚丙烯樹脂的燃燒性能進行測試(UL94)[8]，結果表明，它們具有很高的氧指數(OI)，耐火性很強。 4 Mg(OH)2阻燃劑的制備
普通Mg(OH)2沉淀不能用于塑料的阻燃，因為Mg(OH)2阻燃劑是填料型的，它在樹脂中的添加量大，對加工工藝及最后產品的性能有較嚴重的影響。為使Mg(OH)2更好地用于塑料阻燃，國內外很多研究機構對其進行了系統的研究并相繼開發出了許多不同性能的Mg(OH)2阻燃劑產品。歸結起來其研究目標為[9]：
(1)使Mg(OH)2的三項物理性能達到如下指標，在<101>方位的晶粒尺寸>8×10-8m ； 在<101>方位的扭歪值h≤ 3.0×10-3 ；比表面積<20m2/g ；具有以上性能特征的Mg(OH)2，其表面極性大大減小，粒子之間的聚集成團性減小，在非極性樹脂中的分散性和相容性得到改善，對塑料的機械性能影響亦??；
(2)改變Mg(OH)2晶形，制取針狀或片狀晶體。針狀和片狀Mg(OH)2可提高材料的撓曲強度和延伸率，兼具補強性；
(3)提高Mg(OH)2的純度，純度越高，其阻燃性能和電氣絕緣性越好；
(4)Mg(OH)2的表面改性，粒子的表面活性大大提高，從而改善粉體的分散性以及和高分子材料的相容性等等；
(5)研制含Mg(OH)2的復合阻燃劑[10]，如鎂鋁復合阻燃劑(堿式碳酸鋁鎂)。復合阻燃劑具有比單獨使用Mg(OH)2或Al(OH)3更好的阻燃效果[11]。目前，國內外的研究熱點主要集中于特殊晶型的Mg(OH)2以及Mg(OH)2復合阻燃劑的研究上。生產Mg(OH)2的原料來源主要有兩種：一種是天然礦物，即水鎂石和方鎂石，水鎂石的主要成分是Mg(OH)2，經解離可以得到具有一定長徑比的纖維級Mg(OH)2，瑞士Sursee公司從我國及希臘進口大量天然水鎂石用于制造Mg(OH)2阻燃劑，方鎂石的主要成分是MgCO3，經煅燒得到MgO，用酸溶解、除雜后得鎂鹽溶液，再用堿沉淀，經特殊的水熱處理制得Mg(OH)2；另一種是苦鹵(即MgCl2·6H2O)，來自海水和鹽湖，苦鹵經凈化、除雜，用堿沉淀，經特殊的水熱處理得Mg(OH)2[12]。生產氫氧化鎂阻燃劑的原料價廉易得(特別是利用苦鹵作原料)，生產工藝路線短，設備投資少，因此其生產成本應較低，具有較強的市場競爭力。下面是采用鹵水或鹵塊為原料制備Mg(OH)2阻燃劑的工藝路線[12]：鹵水 → 凈化 → 石灰乳除雜 → 過濾 → 氨化(含氫氧化鈉) → 水熱處理 → 水洗→ 表面處理 → 水洗過濾 → 干燥 → 粉碎 → 包裝。本工藝的關鍵技術是[15]：
(1)選擇合適的鹵液濃度、pH值、反應溫度和反應時間，首先合成出中間產物——針狀堿式氯化鎂或其它特殊形貌的Mg(OH)2沉淀；
(2)選擇合適的處理條件(如加料速度、升溫速度、溫度、壓力、攪拌、晶習改變劑等)進行水熱處理，制備纖維狀或薄片狀結晶Mg(OH)2； (3)選擇合適的表面活性劑，確定合適的表面處理工藝，將粒子表面親水性改為親油性。。
