Warum ist das Flammschutzmittel „Magnesiumhydroxid“ so großartig?

Warum ist das Flammschutzmittel „Magnesiumhydroxid“ so großartig?

Flammschutzmittel sind Additive, die die Flammhemmung, Selbstverlöschung oder Rauchbeseitigung von brennbaren oder brennbaren Materialien verbessern können. Mit der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungsgebiete von Polymerwerkstoffen hat auch die Flammschutztechnologie immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Im Allgemeinen können Flammschutzmittel in organische und anorganische Kategorien unterteilt werden. In der Kunststoffindustrie haben anorganische Flammschutzmittel aufgrund ihrer guten thermischen Stabilität, keiner Verflüchtigung, keiner Ausfällung, keiner korrosiven giftigen Gase und anderer Vorteile in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erlebt. Unter den anorganischen Flammschutzmitteln ist Magnesiumhydroxid ein beliebtes anorganisches Flammschutzmittel, das in den letzten Jahren aufgrund seiner vielfältigen Funktionen wie Flammschutz, Rauchbeseitigung, Tropfschutz und Füllung entwickelt wurde.

I. Klassifizierung von Magnesiumhydroxid

Magnesiumhydroxid kann je nach Produktionsmethode in ein mechanisches Mahlverfahren (auch als Wassermagnesit bekannt) und ein chemisches Syntheseverfahren unterteilt werden, wobei die Produktionskapazität des mechanischen Mahlverfahrens 300.000 bis 500.000 Tonnen beträgt und sich hauptsächlich auf die Region Liaoning konzentriert. Die chemische Synthesemethode kann in hydrothermale Methode, Fällungsmethode, Magnesiumoxid-Hydratationsmethode usw. unterteilt werden. Flammschutzmittel aus Magnesiumhydroxid werden hauptsächlich in allen Arten von Gummi- und Kunststoffbereichen eingesetzt, wobei die größte Menge immer noch das durch mechanische Mahlverfahren hergestellte ultrafeine Magnesiumhydroxid ist.

Ultrafeines Magnesiumhydroxid ist eine Klasse anorganischer Flammschutzmittel, die durch ultrafeines Pulver und bestimmte Oberflächenbehandlung aus natürlichen Magnesitmineralien hergestellt werden. Magnesit wird durch Magnesit-Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel hergestellt, die Quelle natürlicher Mineralien. Die Verarbeitung des gesamten Prozesses ist grundsätzlich emissionsfrei. Man kann sagen, dass von der Quelle bis zum Produkt die Anforderungen der Ökologisierung eingehalten werden, ungiftig und harmlos sind, umweltfreundliche Flammschutzmittel, die als „grünes Umweltschutz-Flammschutzmittel“ bekannt sind, und enorme Marktanwendungsaussichten haben.

II. Einführung von Magnesit

Der Hauptbestandteil von Magnesit ist Magnesiumhydroxid, das zu den Mineralien mit hohem Magnesiumgehalt in der Natur zählt, die theoretische Zusammensetzung beträgt: MgO 69,12 %, H2O 30,88 %. Wassermagnesit gehört zum dreiteiligen Kristallsystem, gewöhnliche flockige Aggregate, manchmal in faserige Aggregate, seine Lösungsoberfläche ist Perlglanz, Härte 2,5, spezifisches Gewicht 2,3–2,6 g/cm³.

China ist ein großes Land mit Magnesiumressourcen. Das Flammschutzmittel Magnesiumhydroxid verfügt über einzigartige Ressourcenvorteile und gute Marktaussichten. Laut Statistik belaufen sich die nationalen Wassermagnesitreserven auf etwa 25 Millionen Tonnen, davon: Fengcheng, Provinz Liaoning, Kuandian Wassermagnesitvorkommen von 10 Millionen Tonnen, derzeit die weltweit größte gefundene Wassermagnesitmine; Shaanxi Heimulin (Reserven von etwa 7,8 Millionen Tonnen), Jilin Ji'an (Reserven von mehr als 2 Millionen Tonnen); Darüber hinaus gibt es in den Wassermagnesitvorkommen auch Henan Xixia, Qinghai Qilianshan, Sichuan Jianshibao und andere Orte.

III. Flammhemmender Mechanismus des Flammschutzmittels Magnesiumhydroxid

Anorganische Flammschutzmittel spielen im Allgemeinen in der Gasphase oder kondensierten Phase eine flammhemmende Rolle. Für ultrafeines Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel lässt sich der Flammschutzmechanismus wie folgt zusammenfassen:

1. Kühlwirkung

Magnesiumhydroxid zersetzt sich beim Erhitzen und absorbiert eine große Menge latenter Wärme, wodurch die tatsächliche Temperatur der Polymeroberfläche verringert, die Rissgeschwindigkeit des Polymers verlangsamt und die Bildung brennbarer Materialien verringert wird.

2. Verdünnungseffekt

Magnesiumhydroxid setzt bei der Verbrennungswärme gleichzeitig eine große Menge Wasserdampf frei, Wasserdampf ist ein nicht brennbares Gas, kann eine Rolle bei der Verdünnung brennbarer Gase spielen und die Rolle des Sauerstoffs an der Oberfläche spielen, wodurch die Verbrennung nicht fortgesetzt werden kann, um die Wirkung eines Gasphasen-Flammschutzmittels zu spielen. Gleichzeitig sind Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel im Polymersystem in der Füllmenge größer und können bis zu einem gewissen Grad auch die Konzentration brennbarer Materialien in der festen Phase verdünnen und so die Flammschutzwirkung von Produkten verbessern.

3. Isolationseffekt

Magnesiumhydroxid zersetzt sich nach der Hitze und erzeugt eine dichte Magnesiumoxidschicht. Magnesiumoxid ist eine Klasse hervorragender feuerfester Materialien, die die Oberfläche des Polymers bedecken und die Flammenbeständigkeit des Polymers verbessern können, um die Verbrennung der Luftisolierung zu verhindern. Die Zersetzung von Magnesiumoxid fördert auch die Polymeroberfläche in Kohlenstoff, und die Kohlenstoffschicht ist auch eine Klasse hervorragender Isolationsschichten.

4. Rauchunterdrückungseffekt

Die flammhemmende Wirkung von Magnesiumhydroxid tritt hauptsächlich im Feststoffabbaubereich der äußeren Schicht des Feststoffabbaubereichs auf, und der Vorverbrennungsbereich der Rolle ist sehr klein, wodurch die Verbrennung des brennbaren Materials nicht beeinträchtigt wird, sodass der erzeugte Rauch relativ gering ist. Und die äußere Schicht des durch die Verbrennung freigesetzten Rauchs aus Magnesiumhydroxid zersetzt auch den durch die Verdünnung oder Absorption erzeugten Wasserdampf und spielt daher eine bessere Rolle bei der Rauchbeseitigung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Magnesiumhydroxid eine Klasse additiver hocheffizienter Flammschutzmittel mit Flammschutz-, Rauch-, Tropfschutz-, Füllstoff- und anderen Mehrfachfunktionen ist, die nicht nur die im Verbrennungsprozess entstehenden sauren korrosiven Gase neutralisieren können, sondern auch keine gefährlichen Substanzen ausstoßen, es ist eine Art grünes, umweltfreundliches Flammschutzmittel.

IV. Vorteile von Magnesiumhydroxid-Flammschutzmitteln

Denn Magnesiumhydroxid hat eine gute thermische Stabilität, erzeugt keine korrosiven Gase, verflüchtigt sich nicht, hat eine lang anhaltende Wirkung, ist nicht toxisch und kostengünstig. Gleichzeitig ist bei Aluminiumhydroxid die thermische Zersetzungstemperatur hoch, was im Flammschutzmechanismus, der Zersetzungskapazität, der Wärmekapazität, der Karbonisierung, der Rauchunterdrückungskapazität, der Härte, den Produktionskosten usw. offensichtliche Vorteile hat. Speziell:

1. Die Zersetzungsenergie von Magnesiumhydroxid (1137 kJ/g) ist höher als die von Aluminiumhydroxid (1117 kJ/g) und die Wärmekapazität ist ebenfalls um 7 % höher, was zur Verbesserung der Flammschutzeffizienz beiträgt.

2. Die Härte von Magnesiumhydroxid ist geringer als die von Aluminiumhydroxid und der Verschleiß der Ausrüstung während der Verarbeitung ist geringer, was die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern kann.

3. Die thermische Stabilität von Magnesiumhydroxid ist besser als die von Aluminiumhydroxid. Die Zersetzungstemperatur von Magnesiumhydroxid ist höher, etwa 340 ℃; Während die Zersetzungstemperatur von Aluminiumhydroxid 220 °C beträgt, kann Magnesiumhydroxid höheren Verarbeitungstemperaturen standhalten, was zur Beschleunigung der Extrusionsgeschwindigkeit beiträgt, insbesondere bei der Verarbeitung von Polymeren mit höheren Temperaturen.

4. Magnesiumhydroxid ist eine Art additives und wirksames rauchunterdrückendes Flammschutzmittel. Im Vergleich zu Aluminiumhydroxid und anderen ähnlichen anorganischen Flammschutzmitteln hat es eine bessere Rauchunterdrückungswirkung.

5. Experimentelle Studien haben gezeigt, dass Magnesiumhydroxid den Effekt der Polymeroberflächenkarbonisierung besser fördert als Aluminiumhydroxid, sodass die flammhemmende Wirkung besser ist als Aluminiumhydroxid.

Mit der zunehmenden Forderung nach Umweltschutz weist der weltweite Bereich der Flammschutzmittelentwicklung einen Trend zur Nichthalogenierung und geringen Rauchentwicklung auf, wodurch der Hauptanteil des anorganischen Flammschutzmittels aus Magnesiumhydroxid schnell ansteigt.

V. Vergleich der Vor- und Nachteile von Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid als Flammschutzmittel

Aluminiumhydroxid hat als Flammschutzmittel einige Nachteile. Für eine wirksame Feuerbeständigkeit muss es in der Regel in großen Mengen (über 60 %) zugesetzt werden, was die physikalischen Eigenschaften des Materials erheblich verändern kann, wie z. B. eine Verringerung der Zug- und Biegefestigkeit. Es kann auch die Verarbeitung erschweren, indem es die Viskosität des Materials erhöht und die Fließfähigkeit verringert. Darüber hinaus hat Aluminiumhydroxid eine relativ niedrige Zersetzungstemperatur von etwa 220 °C, so dass es bei hohen Temperaturen frühzeitig zerfallen kann, was die Hitzebeständigkeit und Stabilität des Materials beeinträchtigt.

Im Vergleich dazu hat Magnesiumhydroxid eine höhere Zersetzungstemperatur von etwa 340 °C, wodurch es besser für die Hochtemperaturverarbeitung geeignet ist. Sowohl seine Zersetzungswärme als auch seine Wärmekapazität sind denen von Aluminiumhydroxid überlegen, sodass es Polymeroberflächen effektiver kühlen kann. Außerdem wird die Rauchentwicklung bei der Verbrennung besser reduziert. Allerdings hat Magnesiumhydroxid einen hohen Ölabsorptionswert und lässt sich nicht gut mit polaren Harzen mischen, was die mechanischen Eigenschaften des Materials schwächen kann. Außerdem neigt es dazu, Feuchtigkeit aufzunehmen und muss während der Lagerung vor Feuchtigkeit geschützt werden. Aluminiumhydroxid hingegen ist kostengünstiger und einfacher zu verarbeiten, ist jedoch bei der Unterdrückung von Rauch und Hitze nicht so wirksam wie Magnesiumhydroxid.

VI. Anwendung von Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel

Magnesiumhydroxid wird als grünes und umweltfreundliches Flammschutzmittel häufig in PVC, Polyethylen, EPDM-Kautschuk und ungesättigtem Polyester verwendet und ist ein raucharmes, halogenfreies Flammschutzmittel, Rauchunterdrückungsmittel und Füllstoff für Förderbänder, Lüftungskanäle, Draht- und Kabelummantelungen, flammhemmende Aluminium-Kunststoffplatten, flammhemmende Kunststoffböden und feuerbeständige Beschichtungen für Kohlebergwerke.

1. Draht und Kabel (PVC)

China ist ein großes Land für PVC-Kabel, wobei flammhemmende Kabel etwa 60 % der Kabelprodukte ausmachen. Die Verbrennung von PVC zersetzt sich und es werden giftiger Chlorwasserstoff und andere saure Gase freigesetzt, die schwere Verluste verursachen können. Zum Füllen des Polyvinylchlorids wird Flammschutzmittel Magnesiumhydroxid verwendet, das die giftigen Gase adsorbieren kann. Nach der Zugabe von Magnesiumhydroxid steigt der Sauerstoffindex des Produktsystems, während die Brenngeschwindigkeit und die Rauchmenge deutlich sinken, was dem Produkt Flammhemmung, Rauch- und Hochtemperaturbeständigkeit sowie andere hervorragende Eigenschaften verleiht. Darüber hinaus können auch die mechanischen Eigenschaften, die Verarbeitungsleistung und die elektrischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen verbessert werden.

2. Rohre und Profile (Polypropylen)

Aufgrund der Entflammbarkeit von Polypropylenpolymeren werden der Formulierung von flammhemmendem Polypropylen üblicherweise hochwirksame Flammschutzmittel zugesetzt. Gleichzeitig liegt die Verarbeitungstemperatur von Polypropylen normalerweise über 200 °C, und das Flammschutzmittel Magnesiumhydroxid kann völlig vergleichbar sein und ist die beste Wahl für die Verarbeitung dieser Art von Produkten. Durch die Wahl des geeigneten Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittels können nicht nur die Biegefestigkeit und der Biegemodul des Produkts verbessert, die Hitzebeständigkeit des Produkts verbessert, sondern auch die Flammschutzanforderungen erfüllt werden.

3. Polyolefinverbindungen (HFFR)

Polyolefin-Verbindungen ersetzen nach und nach Verbindungen auf PVC-Basis und werden häufig in Bereichen mit strengen Anforderungen an Rauch und giftige Emissionen eingesetzt, insbesondere in unterirdischen Rohrleitungen, öffentlichen Plätzen, isolierten Drähten und Kabeln und anderen Bereichen. Diese Materialien werden bei hohen Temperaturen von bis zu 300 °C verarbeitet und hergestellt. Die Materialien werden auch bei der Herstellung von Elektrogeräten verwendet. Daher verlassen sich viele Polyolefinhersteller auf Magnesiumhydroxid als Flammschutzmittel, um ein dichtes Endprodukt herzustellen. Magnesiumhydroxid verbessert die Verarbeitbarkeit des Produkts, verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und eine hohe thermische Stabilität.

4. Vernetztes Polyethylen (XLPE)

Vernetztes Polyethylen gilt in vielen Isolier- und Rohrleitungsbereichen als gutes Material. Die hohe Temperatur dieses Materials während der Verarbeitung macht Magnesiumhydroxid zum Flammschutzmittel der Wahl, und Magnesiumhydroxid verbessert die thermische Stabilität des Produkts und erhöht den Glanz und die Helligkeit der Oberfläche.

5. Gummi

Gummiprodukte, darunter Förderbänder für den Bergbau und Schläuche in der Versorgungswirtschaft. Gummi allein ist eine sehr brennbare Substanz, daher müssen alle Gummiprodukte so formuliert sein, dass sie Flammschutzmittel enthalten, und einige Neoprenkautschuke werden aufgrund der großen Mengen an Chlorwasserstoffgas, die bei der Verbrennung freigesetzt werden können, noch gefährlicher, was Brände noch gefährlicher macht. Magnesiumhydroxid adsorbiert die giftigen Gase und sorgt für eine gute Rauchunterdrückung, was ihm eine hervorragende Flammhemmung verleiht.

6. Silikon

Silikon wird in Produkten wie Dichtungen, Dichtungen und Kabeln für Elektronik und Elektrogeräte verwendet. Allerdings macht die hohe Entflammbarkeit von Silikon den Zusatz flammhemmender Komponenten erforderlich, wobei Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel in dieser Hinsicht das am besten geeignete Produkt ist.

7. Bodenbeläge und Wandplatten

Heutzutage auf dem Markt erhältliche Wandpaneele und Fußböden basieren im Allgemeinen auf PVC- oder Polyethylensubstraten. Um eine sichere Wohnumgebung zu schaffen, werden Bodenbelägen auf PVC-Basis üblicherweise Flammschutzmittel zugesetzt. Flammschutzmittel aus Magnesiumhydroxid können Rauch wirksam reduzieren und saure Gase absorbieren. Die vertikale Beschaffenheit von Wandplatten, die leicht zu vertikaler Verbrennung führen kann, und die Tatsache, dass die Basis aus einem Polyethylenpolymer besteht, machen es umso notwendiger, Magnesiumhydroxid als Flammschutzmittel zu verwenden, um den Brand zu verzögern. Magnesiumhydroxid kann den Glanz und die Härte der Produkte verbessern und die Hitzebeständigkeit und Flammhemmung der Produkte verbessern.

8. Feuerfeste Beschichtung

Bei der thermischen Zersetzung von Magnesiumhydroxid liegt die Dehydratisierungstemperatur zwischen 420 und 520 °C, die Temperatur liegt in der Nähe der organischen Verbrennungstemperatur und kann daher als feuerhemmende feuerfeste Beschichtung verwendet werden. Beim Einfüllen in die feuerfeste Beschichtung, im Feuer oder sogar unter Einwirkung einer kontinuierlichen Flamme zersetzt sich Magnesiumhydroxid nicht in Gasverbindungen und verbrennt nicht. Aufgrund seiner hohen Stabilität kann es eine lang anhaltende flammhemmende Rolle spielen, so dass die feuerfeste Beschichtung eine hocheffiziente Wärmedämmung und Brandleistung aufweist.

9. Kupferverkleidungsplatte

Magnesiumhydroxid kann bei der Anwendung von kupferkaschierten Platten die hohen Anforderungen an die Wärmebeständigkeit der Produkte erfüllen, den Produkten hervorragende elektrische Isolationseigenschaften verleihen und eine bessere Kompatibilität mit dem Harz ermöglichen, was offensichtlich zu einer Verbesserung der Oberfläche und der mechanischen Eigenschaften der kupferkaschierten Platte führt. Die Flammschutzwirkung von Hydroxid, die Fähigkeit zur Rauchunterdrückung, die geringe Härte und die geringe Reibung an der Ausrüstung tragen dazu bei, die Lebensdauer der Ausrüstung zu verlängern.

10. Elektroteile (Polyamid)

Die meisten Isolatoren, Schalter, Stecker und Steckdosen müssen strengste Brandschutznormen erfüllen. Der Zusatz von Magnesiumhydroxid bei der Formulierung von Polyamidprodukten verbessert die Verarbeitungsfließfähigkeit der Produkte, ein ausgezeichnetes Aussehen, verleiht ihnen gute elektrische und physikalische Eigenschaften und eine ausgezeichnete thermische Stabilität.

11. Andere Anwendungen

Magnesiumhydroxid wird häufig als flammhemmender Zusatz oder flammhemmender Füllstoff in Klebstoffen verwendet und kann zur Herstellung von Magnesiumsalzen, aktiviertem Magnesiumoxid, Feinkeramik, Wärmedämmstoffen, Zuckerraffinierung, Rauchgasentschwefelungsmittel, Ölschutzadditiven, Abwasserneutralisationsmitteln usw. verwendet werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Magnesiumhydroxid-Flammschutzmittel aufgrund seiner multifunktionalen Vorteile, darunter Flammschutz, Rauchunterdrückung, Anti-Tropf-Eigenschaften und Füllfunktionen, die erste Wahl im Bereich Brandschutz sind. Aufgrund seiner Umweltfreundlichkeit und seines breiten Anwendungsspektrums eignet es sich hervorragend für Polymere in der heutigen Welt, in der der Umweltschutz zunehmend im Vordergrund steht. YINSU Flame Retardant Company, spezialisiert auf die Forschung und Entwicklung umweltfreundlicher Flammschutzmittel, bietet eine Vielzahl von Produkten an, darunter superfein beschichtetes ADP, superfeine hochdisperse MCA, mikroverkapselte Flammschutzmittel aus rotem Phosphor und halogenfreie effiziente Flammschutzmittel. Diese Produkte sind so konzipiert, dass sie den unterschiedlichen Marktanforderungen gerecht werden, insbesondere bei Klebstoffen, Beschichtungen und anderen Anwendungen. Sie bieten eine hervorragende Flammschutzleistung und gewährleisten gleichzeitig Umweltverträglichkeit und Materialkompatibilität.