
海洋以其丰富的资源成为人类社会发展的宝贵财富。海水中含有F"多种化学元素,占海水中元素的第三位。长期以来,我国对海水化学资源的利用主要集中在海水制盐方面,而对于制盐副产物的综合利用及深加工方面重视不足。目前我国海盐产量居世界首位。虽然在卤水中各种化学元素已较海水浓缩,是提取化工产品的有效原料,但受技术经济限制,利用率不足,大部分排海或在盐田徘徊,既造成资源的严重浪费,又破坏了沿海地区的海洋生态平衡。镁是储量仅次于钠的海洋资源。而我国海洋化工行业对镁盐的利用尚十分薄弱,仅有少部分镁盐被用来生产六水氯化镁和七水硫酸镁,用于建材冶金等行业,其余大部分闲置在海盐区。因此镁盐的出路是一个急待解决的问题。
而国外在这方面则发展较快。镁系产品—主要是氢氧化镁(酸中和剂和阻燃剂)和氧化镁(耐火材料)等已进入大规模生产阶段,美国的镁系产品年生产能力已达百万以上,日本为几十万吨。此外不少高附加值的产品,如高纯氢氧化镁产品、新型功能材料(晶须)等也相继问世。
采用一般常温合成法制得的氢氧化镁称为普通型氢氧化镁,具有表面积大,粒子之间的集聚成团性强等特点,在塑料中的分散性和相容性都很差,可作为无污染的酸中和剂、重金属吸收剂、烟气脱硫剂、镁盐精制原料、制药原料等,高纯氢氧化镁还可用作化学试剂、油品添加剂等,也是制备高纯氧化镁的重要原料。阻燃型氢氧化镁采用特殊工艺制得,具有表面积小、不易成团、与高分子材料相容性好、易分散的优点,用于制备阻燃型高分子材料。
普通型氢氧化镁具有较大的表面积,粒子之间的集聚成团性强,在塑料中的分散性和相容性较差,无法直接用于塑料阻燃。作为阻燃剂的氢氧化镁必须设法消除表面极性,即要求氢氧化镁具有大晶型、低比表面和低微观内应变力。其次,氢氧化镁阻燃剂和其他无机阻燃剂一样,表面因带有电荷而具有亲水性,当它和高分子材料共混加工时,与表面亲油性的高分子材料亲和力较差,导致分散性不好,因此必须设法改变氢氧化镁的表面性质。为了制备阻燃性能良好的氢氧化镁,一般需采取特殊的合成工艺,并对常温合成的氢氧化镁进行水热处理,促使生成比表面积小、晶型较好的氢氧化镁,然后再进行表面处理,改善它与高分子材料的相容性。
在高温高压水溶液中,分子运动加剧导致反应速度提高,同时物质的溶解度加大,因此许多在常温常压难以进行的反应均可在水热条件下实现。作为制备材料的强有力手段,水热法已被广泛用于合成超细及异性粉体、新型陶瓷、晶体、复合氧化物等材料。
氢氧化镁的吸热量小于高分子材料的燃烧热,为了达到理想的阻燃效果,必须有较大的填充量。由于氢氧化镁的分散性差,与其他材料的相容性也差,因此在高填充量的情况下混合料的断面常会出现弥散度差和亲和性不好而引起的“夹生”现象,严重影响了塑料制品的抗拉性及伸长率等机械性能,为此必须对氢氧化镁表面进行有效处理,以改善它在高分子材料中的分散性和相容性。
表面改性剂是一种具有两性结构的物质,其分子中的一部分基团可与无机填料表面上的各种官能团反应,形成强有力的化学键合,另一部分基团可与有机高分子发生化学反应或物理缠绕。表面改性剂犹如架在无机填料和有机高分子之间的具有特殊功能的分子桥,使两种表面性质差异很大的材料紧密结合,从而形成新型复合材料。目前国内用得较多的表面改性剂是硬脂酸钠或油酸钠,也可用其他阴离子表面活性剂,如烷基硫酸盐类和磺化丁二酸酯盐类,此外,钛酸酯、硅烷类表面活性剂也适用。
利用我国丰富的镁资源,依托技术创新开发高附加值的功能性粉体材料是镁盐行业面临的一个共同课题。在镁系产品中,阻燃型氢氧化镁,尤其是高纯微细氢氧化镁由于国内外市场潜力很大而独具魅力。结合我国资源情况,深入细致地开展阻燃剂型氢氧化镁的研究与开发十分必要。