水镁石填充母粒造粒机造粒工艺：高混机——螺旋上料机机——双螺杆喂料机——双螺杆挤出机——热切机头——一级旋风分离器——-二级旋风分离器——加长风冷振动筛——成品料仓；

氢氧化镁和超细水镁石（一种主要化学成份为Mg(OH)2）粉体是一种应用前景好的高聚物基复合材料的无机阻燃填料。与氢氧化铝一样，氢氧化镁阻燃剂是依靠受热时化学分解吸热和释放出水而起阻燃作用的，因此，具有无毒、低烟及分解后生成的氧化镁化学性质稳定，不产生二次污染等优点。但是，与含卤有机阻燃剂相比，要达到相当的阻燃效果，填充量一般要达到50%以上。由于氢氧化镁为无机物，表面与高聚物的相容性较差，如此高的填充量，如果不对其进行表面改性处理，填充到高聚物基材料中后，将导致复合材料的力学性能下降。因此，必须对其进行表面改性处理，以改善其与高聚物基料的相容性，使填充材料的力学性能不下降，甚至使材料的部分力学性能有所提高。未经改性的超细水镁石粉在PP/水镁石复合材料中以团聚体的形式存在，虽然粉体本身极细，但由于颗粒表面与PP基体不相容，颗粒团聚体与PP基体之间存在明显的界线甚至空洞；在图3-31(a)中可以明显地看见因脆断时水镁石颗粒逃逸后形成的空洞，说明未改性的水镁石粉在PP/水镁石体系中只是起一个填充阻燃的作用，而不与PP发生化学键合。由图3-31(b)可知，经过表面改性后的水镁石粉在PP基体中分散均匀，颗粒大都以原级颗粒或小团聚颗粒的形式分散存在于材料中。


(a) 未改性水镁石填充的PP材料 (b) 改性水镁石填充的PP材料

表面改性剂一般使用硅烷偶联剂、焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、油酸钠（或铝、镁）、有机硅、阳离子表面活性剂等。试验研究表明，将不同类型的表面改性剂（用量为氢氧化镁质量的2%）加到氢氧化镁阻燃聚乙烯中，材料的断裂伸长率都较不含表面改性剂的配方有显著提高。如表3.24所示，在使用硬脂酸及其盐类作表面改性剂时，材料的断裂伸长率虽然大有改善，但使材料的拉伸强度降低。用钛酸酯偶联剂时，材料的拉伸强度下降更多。只有使用硅烷偶联剂，既可提高材料的断裂伸长率，又能保持或提高体系的拉伸强度。从扫描电镜照片可以便看出，在没有加入表面改性剂时，大量的氢氧化镁粒子突出在表面，粒子和聚乙烯基体树脂间的相界面明显，粒子表面不能被基体树脂很好地浸润。当加入表面改性剂后，氢氧化镁粒子表面上有絮状包覆物，二者之间的相界面比较模糊。
表3.26 表面改性剂对氢氧化镁填充阻燃聚乙烯材料力学性能的影响
表面处理剂 拉伸强度, MPa 断裂伸长率，% 表面处理剂 拉伸强度, MPa 断裂伸长率，%
纯PE 20.0 1563 PE+Mg(OH)2+硬脂酸锌 8.7 850
PE+Mg(OH)2 9.2 17 PE+Mg(OH)2+硅烷1 9.2 838
PE+Mg(OH)2+硬脂酸 8.0 678 PE+Mg(OH)2+硅烷2 9.8 502
PE+Mg(OH)2+硬脂酸钙 8.4 785 PE+Mg(OH)2+硅烷3 10.0 790
PE+Mg(OH)2+硬脂酸镁 8.8 800 PE+Mg(OH)2+钛酸酯 7.7 670

表面改性工艺主要有湿法和干法二种。湿法工艺主要用湿法制粉（如水镁石的湿法超细粉碎）；干法工艺则主要于干法制粉和原料粒度较粗的场合。
对水镁石粉进行表面改性研究是为了提高其在聚合物体系中的分散性，以解决因添加量太大而造成的材料力学性能的不足，但表面改性对水镁石粉体的阻燃性能也有一定的影响。评价材料阻燃性能的主要指标有氧指数（OI）、水平燃烧速度、垂直燃烧速度、燃烧时的烟浓度以及有无熔滴滴落等等。表3.27所列为添加超细水镁石粉体后复合材料的氧指数、垂直燃烧速度、有无熔滴、燃烧时的发烟情况以及阻燃等级测定结果。
氧指数是指在规定的条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数表示。OI值小于21的塑料属于易燃塑料；OI值在22～25之间的则具有自熄性；OI值为26～27的属于难燃塑料；OI值为28～30的为极难燃塑料。其中氧指数采用ASTMD－2863标准，使用FTA氧指数仪测定，测试试样尺寸为100mm?.5mm?mm；阻燃等级采用 ANSI/UL94－1985测试标准，在CZF－2型综合垂直燃烧仪上进行测试，试样尺寸为127mm?2.7mm?mm。材料的熔滴滴落情况和发烟情况是在垂直燃烧试验时观察所得。
表3.27 PP/水镁石复合材料的阻燃性能
样品编号 0 101 201 401 501
改性剂种类 未改性 铝酸酯H-2 硅烷FR-693 硅烷A-174
OI(%) 19.4(纯PP) 26.3 28.3 30.1 30.7
有无熔滴滴落 有 无 无 无 无
发烟情况 浓烟，黑色 基本没有 没有 没有 没有
UL94 不够级 V－1 V－0 V－0 V－0

除了样品的氧指数外，阻燃等级、燃烧时的熔滴滴落情况和发烟情况也是评价材料助燃性能的重要指标。由表3.25可见，纯PP为易燃材料，燃烧时有黑色浓烟并有熔滴滴落，经使用未改性的超细水镁石填充阻燃（PP/水镁石＝100/120）后，复合材料的阻燃等级达到V－1级，燃烧时没有熔滴，只有少量烟产生。使用经三种改性剂改性的超细水镁石粉填充后的材料的阻燃等级较使用未改性的水镁石粉体填充的材料提高了一个等级，燃烧时没有熔滴和烟雾产生。说明表面改性有助于水镁石粉阻燃作用的发挥。
用油酸钠的处理方法是将60℃以上的油酸钠水溶液加到氢氧化镁悬浮液中，温度在60℃以上的搅拌30min～2h，过滤，干燥。改性后的氢氧化镁加到乙烯—丙烯共聚物中，制品的阻燃性可达到V-O级，冲击强度可达到9kg/cm2，而填充未改性的氢氧化镁时，冲击强度只有4.7 kg/cm2。用油酸钠处理的氢氧化镁和用硬脂酸处理的氢氧化镁制成的阻燃聚丙烯相比较，前者的缺口冲击强度是后者的1.7倍[87]。这说明选择合适的表面改性剂来处理氢氧化镁是相当重要的