水镁石———作为阻燃剂的性状分析

     在现今的社会,人们的社会生活和生产活动的各个方面都离不开塑料.塑料使人们的生活方式、生产方式发生了重大变化.随着社会的不断发展,人们对塑料的性能不断提出新的、更高的要求,促使塑料改性研究者通过加入添充剂的方法对塑料进行改性,使塑料具有更优异的韧性、强度、阻燃性能、抗老化性能等等,以满足不同的社会需求[1].经过长期的实验和研究,人们发现氢氧化镁作为填充剂添加到塑料中,会使塑料具有良好的阻燃性,是一种无毒的阻燃填料[2].但是,由于氢氧化镁成本较高,作为填充剂,不具备经济效益,因此,不易形成产业化.必须寻找一种可以替代氢氧化镁作为填充剂的物质,这种物质必须要与氢氧化镁具有相似的填充性能,但是价钱却低得多[3].通过一系列的筛选实验,最后确认一种物质能满足设定的条件,这就是水镁石.将水镁石与氢氧化镁的性能做了比较测试,{TodayHot}分别做了ＤＳＣ(差示热分析)、Ｘ射线衍射和红外光谱测定.1　实验条件     1.1　ＤＳＣ(差示热分析)称取10～20ｍｇ填料,称取同样重量的参比物Ａｌ2Ｏ3.将试样和参比物Ａｌ2Ｏ3分别装入白金做的试样杯中,压实。试样杯放在试样池的孔中,热电偶由试样池底部插进试样杯中.试样池放在加热炉管里.套上加热电炉,检查线路及调整桥路的平衡.为了使升温平稳,调节加热电压为50～70Ｖ.当试样的结晶熔化完了后,用减压吸引器向炉管鼓风,使之逐渐冷却,测定熔化试样冷却时的结晶温度.所用仪器为美国910ＤＳＣ.操作条件为:起始温度:100℃;终止温度:600℃;程序升温:10℃/ｍｉｎ;常压空气气氛;参比物:Ａｌ2Ｏ3;定标物:Ｉｎ.     1.2　Ｘ光衍射仪ＢＤ80型Ｘ光衍射仪,计算机自动收集谱图处理数据.将试样研磨成小于200目的粉末,取一直径小于0 7ｍｍ的管子,将粉末试样填充进去,并固定好.操作条件为:采样布宽(2θ,度)0.02;扫描方式:连续;扫描速度(2θ度/ｍｉｎ)4.00;计数定时(ｓ)10ｓ;靶:Ｃｕ;滤片:Ｎｉ;电压:40ｋＶ;电流:20ｍＡ.     1.3　红外光谱使用美国ＮＩＣＯＬＥＴ＿20ＤＸＢＦＴＩＲ红外光谱仪.粉末样品加ＫＢｒ固体研磨压片,液体样品涂于ＮａＣｌ单晶盐片,塑料样品熔融压制薄膜.试粉末样品需进行压片.将压好的薄片放在试样槽中,从1200～650ｃｍ-1进行扫描,使基线在透过率为90%以上.2　结果与讨论分别得到各自的谱图,图1为红外光谱图,图2为Ｘ光衍射谱图,图3为水镁石,分析纯Ｍｇ(ＯＨ)2的ＤＳＣ谱图.从图1中我们可知,两个吸收峰主要在3700～3600ｃｍ-1和600～360ｃｍ-1两个范围,这与文件记载的Ｍｇ(ＯＨ)2的吸收光谱及其相近[4].     从图2中可以得出,面间距:4.762,2.735,2.369,1.796,1.575,1.49,1.374.从中可以看出,它具有Ｍｇ(ＯＨ)2的特征.从ＤＳＣ图中可以得出最后的结论.从图中可知,水镁石的热分解温度为338℃,这与Ｍｇ(ＯＨ)2的热分解温度比较接近,并且低于聚丙烯的热分解温度360℃.按照阻燃剂选择原则,阻燃剂的热降解应和聚合物的热降解相匹配,所以水镁石可以作为聚丙烯树脂的阻燃剂水镁石,又名氢氧镁石,是自然界中含镁最高的矿物之一.理论ＭｇＯ含量为69.12%,Ｈ2Ｏ为30.88%,硬度2.5,比重2.3～2.4.只是要注意一点,由于水镁石单位质量的吸热量较Ｍｇ(ＯＨ)2低,因此,为了达到与Ｍｇ(ＯＨ)2相同的阻燃效果,水镁石粉体的填充量将要增加.作为聚合物的表征,是一个比较复杂的问题.想要将一个聚合物表征的非常到位,必须选用恰当的表征手段,通过这些手段的作用能够使聚合物的性能一目了然,重点突出,没有过多的、复杂的描述水镁石作为塑料阻燃剂的性状表征,笔者采用了差示热分析、Ｘ射线衍射仪、红外光谱分析法.这3种方法中,差示热分析,体现的是水镁石的热性能,而热降解性能是作为阻燃剂最重要的性能指标之一.Ｘ射线衍射法,能够表现物质的微结构情况.水镁石是作为添加剂添充到聚合物中的,填充物的微结构必须要和聚合物的微结构相匹配,否则,将严重的影响聚合物的性能.所以,采用了Ｘ射线衍射法测试填充物的微结构.同时,也采用了红外光谱分析法这一常规的方法.对水镁石这种填充剂,采用上述3种表征方法,通过比较的方法,确实可以将其实际填充的性能都表现出来.所以,对于阻燃剂的表征可以从差示热分析、Ｘ射线衍射仪、红外光谱分析法来进行表征.

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