常见的3大类阻燃矿物材料

阻燃矿物材料是以天然矿物为基础加工出来的阻燃剂，按照其阻燃机理的不同可以分为普通矿物类（氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等）、粘土矿物类、可膨胀石墨等。

1、普通矿物阻燃剂

金属氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐等作为阻燃剂一般要满足以下条件：可在一定温度（100-300℃）下吸热分解，矿物复合材料能够释放质量分数25%以上的H2O或者CO2加工性及填充性能好；原料丰富，成本低，具有低溶解度和较少的有害杂质。该类矿物在分解过程中能够吸收聚合物燃烧放出的热量及火焰中的辐射能，分解产生的水蒸气或（和）CO2能够稀释聚合物燃烧产生的可燃性气体和氧气的浓度，降低材料表面的温度，减慢燃烧速度、阻止燃烧继续进行；分解产生的金属氧化物可作为覆盖层，隔绝空气和阻断火焰，防止火焰蔓延。与卤系及磷系阻燃剂相比，其阻燃过程中不产生有毒和腐蚀性气体，在环保方面有明显的优势，呈现蓬勃发展趋势。

由于受到原料成本、技术发展、使用条件等方面的限制，目前大规模应用的矿物阻燃剂主要为氢氧化铝阻燃剂、氢氧化镁（水镁石）阻燃剂。另有一些发展中的阻燃剂新品种，如水滑石、勃姆石阻燃剂。但该类矿物阻燃剂在使用时，因其填充量较大，对制品的加工和力学性能会产生不利的影响。

2、纳米粘土矿物阻燃剂

粘土矿物通常以纳米尺度均匀分散在聚合物中，粘土矿物的纳米片层在二维方向对聚合物燃烧产生的小分子、可燃蒸气和放出的热量起到了阻隔作用，对聚合物凝聚相的降解燃烧产生重大影响，粘土片层在二维方向也能阻碍气相燃烧产生的热量向凝聚相的反馈，矿物复合材料从而提高了聚合物的阻燃性能。纳米尺寸分散的粘土片层对聚合物大分子链的活动性具有明显的限制作用，从而使大分子链在受热分解时比完全自由的分子链具有更高的分解温度。

聚合物/粘土矿物复合材料发展迅速，由最早的尼龙6/粘土纳米复合材料，发展了乙烯-乙酸乙烯酚，聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚已酸内酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等聚合物/粘土矿物复合材料。与其它矿物相比，纳米粘土矿物添加量少、易加工、成炭倾向明显井且有助于改善复合料材力学性能，能使高分子材料具有优良的热稳定性能和尺寸稳定性，当纳米粘土矿物在聚合物中分散均匀时，仅需添加质量分数为3%-5%即可以显著提高复合材料的力学性能，降低复合材料的热释放速率。纳米粘土矿物为解决低烟无卤阻燃塑料的阻燃、加工、力学性能难以平衡的问题提供了一个途径。

3、可膨胀石墨阻燃剂

可膨胀石墨（EG）是由天然鳞片石墨经化学处理而形成的特殊的石墨层间化合物。石墨具有层状结构，碱金属、强氧化性含氧酸等可嵌入层间，形成层间化合物，在200℃左右时通过层间化合物的分解、气化、膨胀而开始膨胀，900℃左右达到最大值，膨胀幅度可达280倍，膨胀后的石墨由鳞片状变成密度很低的“蠕虫”状，以交联网络形式增强了炭化层的稳定性，防止炭化层脱落，可在材料表面形成高效绝热、隔氧层，能够阻断热量向材料表面的传递及材料内部分解产生的小分子可燃气体向材料表面燃烧区的扩散，防止聚合物的进一步降解，矿物复合材料从而阻断了燃烧链，起到高效防火阻燃的作用。

EG以稳定的晶形存在，具有优良的耐候性、耐腐蚀性和耐久性，膨胀形成的炭层具有良好的稳定性，可以起到良好的骨架作用。EG作为一种新型的无卤物理膨胀型阻燃剂，其自身在火灾中的热释放率很低，质量损失很小，产生的烟气很少，符合环保的要求，矿物复合材料可以作为膨胀体系的协同增效剂及阻燃剂来制备无卤、低烟、低毒、理化性能及防火性能均更佳的新型膨胀型阻燃产品，EG作为阻燃剂将得到广泛的应用。