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| 浅谈阻燃矿物材料的加工技术 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-01-12 09:26:30 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/远志）为满足高分子材料及聚合物基复合材料的阻燃和综合性能的需要，阻燃矿物材料还需经过进一步的深加工，目前已经被广泛采用的加工技术主要有：超细化技术、微胶囊化技术和表面改性技术。
1 超细化技术
20世纪80年代，粉体物料的超细化是粉体工程的新技术中发展较快的一种技术。阻燃矿物材料的超细化是将传统阻燃矿物粉体超细化，采取适宜的手段使颗粒粒径尽量缩小，甚至达到纳米级。许多阻燃剂的阻燃效果与它的粒度大小有很密切的关系，对于氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑等粉体填料型阻燃剂来说，对其进行固体颗粒超细化可使其在阻燃聚合物中更均匀的分布，将会更有效地发挥阻燃效果。粉体阻燃剂的超细化，已成为当今阻燃材料的特种技术之一，被国内外广泛采用。
超细化技术是指能使被加工粉体经物理或化学方法制得粒径在10～0.1μm范围内的超细粉体。但在工业上称超细粉碎一般指加工d97≤10μm超细粉体的粉碎、分级及相关技术。
2 微胶囊化技术
微胶囊化是指用涂层薄膜或壳材料均质敷涂微小的固体微粒、液滴或气泡。含固体微粒的微胶囊的形状基本与囊内固体相同，而含液体或气体的微胶囊形状一般为球形。这项技术是一种新颖的工艺，国外始于20世纪70年代初期，80年代后期国内才有少数应用的报道。胶囊化技术最初起因是由于药品药效的缓释性需求而出现的固体药粉的包囊设计。现已用于医药、农药、香料、无碳复写纸、化工等。
微胶囊内的被包覆物质称为芯材料，而胶囊称为壳材料。微胶囊的直径，通常在1～1000μm之间。壳体膜是由各种高分子化合物制成,如聚酰胺、聚脲、聚酯、纤维素和胶类等。壳体膜的厚度因微胶囊化的制法及膜素材而异,一般在1～0.01μm的范围内。
广义地说，微胶囊具有改善和提高物质外观及其性质的能力。对阻燃矿物材料来说，其实质是在微粒表面上覆盖一层均质且具有一定厚度的薄膜，以此增加填料分散而提高阻燃效能的表面改性方法。
胶囊的作用主要有以下几点：
（1）控制芯材料的释放条件，就是控制制造胶囊的条件以调节芯材料的溶解、挥发、发色、混合以及反应时间；
（2）对在不同相间起反应的物质可起到隔离作用，以备长期保存；
（3）对有毒物质可以起到隐蔽作用，避免毒害和污染环境；
（4）对分散及相容性差的物质，可借助壳材料提高其分散性和相容性。
对阻燃矿物材料的微胶囊化来说，选择的壳材料必须不能与芯材料(阻燃矿物材料)之间发生化学反应，其壳材料应具有以下特点：
（1）壳材料能够耐聚合物加工的高温和压力；
（2）当聚合物制品遇火受高热时，壳能够立即熔融破裂，从而释放出阻燃剂；
（3）壳材料本身可燃性要小，其溶解度参数要与配合的聚合物相匹配。
经过微胶囊化处理的阻燃矿物材料将具备以下几点作用：
（1）可将液态的阻燃矿物材料微胶囊化后制成似固体的阻燃剂，直接与聚合物进行共混加工；
（2）根据被阻燃基材选择合适的壳体材料，以便增加阻燃剂与聚合物的相容性，从而减少或消除大量填充的阻燃矿物材料对聚合物制品物性的不良影响；
（3）可以减少液体阻燃剂在聚合物内部的迁移以及由于液体阻燃剂的挥发性而导致聚合物材料中的阻燃剂量的损失；
（4）能够减少或避免阻燃剂中的有毒成分在聚合物材料加工过程中的释放，减少环境污染；
（5）可以掩饰某些阻燃剂的刺激性味道并改善其色泽；
（6）可以调整阻燃剂的密度、容积等物性。
此外，微胶囊阻燃剂的大小、壳壁的厚度、强度及阻燃剂的释放度等物理性质均会影响阻燃剂的阻燃效果。
3 表面改性技术
表面改性技术是指用物理、化学、机械等方法对粉体阻燃剂颗粒的表面进行处理，借以改变阻燃剂表面的物理化学性质，满足聚合物阻燃材料的需要。对粉体阻燃矿物材料进行的表面改性主要是依靠表面改性剂在粉体颗粒表面的吸附、反应成键、包覆(膜)来实现的。包覆(膜)就是微胶囊化技术，前面已介绍，这里就不再赘述。对阻燃矿物材料进行表面改性的目的是改善阻燃剂与聚合物间的相容性和在聚合物基质中的分散性，以提高材料的机械性能和阻燃性能，但是表面改性本身并没有提高阻燃作用。
作为表面活性剂既要能够与填料阻燃剂表面产生吸附或反应，又要与聚合物有较强的化学作用(成键)和亲和性。因此，从分子结构来说，要求具有与填料表面起作用的官能团，同时又能与聚合物结合的基团并与之有良好的相容性。对碱性或酸碱两性的填料，则能在填料表面成键的最普通官能团是酸或碱源；对金属氢氧化物，特别是硅类填料，宜选用硅烷类；有机钛酸盐和其相关化合物也常被用来处理各种各样的填料。
表面改性剂的种类有很多，至今尚未有统一的分类方法，常用的改性剂有偶联剂、表面活性剂、不饱和有机酸、有机硅化合物、低聚物等。
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