วัสดุหน่วงไฟอนินทรีย์ – แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์

สารหน่วงไฟแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์มีอุณหภูมิการสลายตัวสูง (340°C ~ 450°C) และผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวเนื่องจากความร้อนคือ MgO และ H2O ไม่ปล่อยสารพิษและสารพิษใดๆ และไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้นสารหน่วงไฟของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์จึงกลายเป็นหนึ่งในสารหน่วงไฟอนินทรีย์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบัน แต่ก็มีแนวโน้มการใช้งานในวงกว้าง

แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์มีโครงสร้างเป็นชั้นพิเศษ ซึ่งทำให้มีไทโซโทรปีที่ดีเยี่ยมและมีพลังงานพื้นผิวต่ำ และมีบทบาทสำคัญในการหน่วงการติดไฟและกำจัดควันสำหรับพลาสติก แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์เริ่มสลายตัวเป็นแมกนีเซียมออกไซด์และน้ำเมื่อถูกความร้อนที่ 340°C เมื่อสลายตัวอย่างสมบูรณ์ อุณหภูมิจะสูงถึง 490°C มันดูดซับพลังงานความร้อนจำนวนมากระหว่างการสลายตัว กลไกการหน่วงไฟเฉพาะคือ:

(1) แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์มีความจุความร้อนสูง ดูดซับความร้อนจำนวนมากเมื่อถูกสลายด้วยความร้อน และปล่อยไอน้ำจำนวนมากในเวลาเดียวกัน ซึ่งไม่เพียงแต่ลดอุณหภูมิของพื้นผิววัสดุเท่านั้น แต่ยังช่วยลด การเกิดสารโมเลกุลขนาดเล็กที่ติดไฟได้

(2) ไอน้ำจำนวนมากที่เกิดจากการสลายตัวด้วยความร้อนสามารถปกคลุมพื้นผิวของวัสดุได้เช่นกัน ลดความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศที่พื้นผิวการเผาไหม้ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเผาไหม้ของวัสดุ

(3) แมกนีเซียมออกไซด์ที่เกิดจากการสลายตัวด้วยความร้อนของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์เป็นวัสดุทนไฟที่ดี ไม่เพียงแต่สามารถครอบคลุมพื้นผิวของวัสดุเท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการเกิดคาร์บอไนเซชันของวัสดุโพลีเมอร์ โดยสร้างชั้นคาร์บอไนซ์เพื่อป้องกันการเข้ามาของความร้อนและอากาศ จึงป้องกันการเผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(4) แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยารีดอกซ์และสามารถส่งเสริมการเปลี่ยน CO เป็น CO2 ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ แมกนีเซียมออกไซด์ที่เกิดจากการสลายตัวสามารถทำให้ SO2, CO2 และ NO2 ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเผาไหม้เป็นกลาง ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซพิษและก๊าซอันตราย

การเตรียมสารหน่วงไฟแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์

1. วิธีการบดทางกายภาพ

วิธีการบดทางกายภาพเป็นวิธีการที่ใช้วิธีการทางกลหรืออัลตราโซนิกในการบดและบดแร่ธรรมชาติอย่างละเอียด (ส่วนใหญ่เป็นบรูไซต์) เพื่อให้ได้แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ภายในช่วงขนาดอนุภาคที่ต้องการ แม้ว่าวิธีการบดทางกายภาพจะใช้ในการเตรียมแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ด้วยกระบวนการที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ที่เตรียมไว้มีความบริสุทธิ์ต่ำและการกระจายขนาดอนุภาคไม่สม่ำเสมอ โดยปกติต้องใช้วิธีการบดแบบพิเศษหรือการเติมสารช่วยในการบด (หรือสารช่วยกระจายตัว) ในระหว่างกระบวนการบด ) เพื่อให้ได้แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์คุณภาพสูงขึ้น ดังนั้นการประยุกต์ใช้และการพัฒนาทางอุตสาหกรรมจึงถูกจำกัดอย่างมาก

2. วิธีเฟสของแข็งเคมี

การเตรียมแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์โดยวิธีโซลิดเฟสเป็นกระบวนการที่เกลือของโลหะแข็งและไฮดรอกไซด์ของโลหะผสมกันในอัตราส่วนที่กำหนด บดและเผา และเกิดปฏิกิริยาโซลิดเฟสเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ วิธีนี้มีลักษณะของกระบวนการที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่ก็มีข้อบกพร่องเช่นกัน เช่น ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ต่ำ การจับตัวเป็นก้อนง่าย และประสิทธิภาพการกระจายตัวต่ำ และไม่ค่อยได้ใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่จริง ๆ

3.โครมาโตกราฟีไอเคมี

วิธีการใช้เฟสก๊าซในการเตรียมแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์คือการใช้ก๊าซแอมโมเนียเป็นตัวตกตะกอน และส่งก๊าซแอมโมเนียโดยตรงไปยังสารละลายที่มี Mg2+ เพื่อเตรียมแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์เตรียมโดยวิธีเฟสแก๊ส และคุณภาพของแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์จะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อัตราการไหลของก๊าซแอมโมเนีย ความเข้มข้นของการกวน และอุณหภูมิของปฏิกิริยา ในกระบวนการเตรียมสารหน่วงไฟแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ด้วยวิธีแก๊ส เนื่องจากความเข้มข้นของแอมโมเนียที่เสถียร ผลิตภัณฑ์จึงมีข้อดีคือมีความบริสุทธิ์สูง ขนาดอนุภาคสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพการกระจายตัวที่ดี ในเวลาเดียวกันไม่มีการแนะนำความชื้นในระหว่างการแนะนำก๊าซแอมโมเนียและไฮโดรเจนที่ได้รับ ความเข้มข้นของสารละลายแมกนีเซียมออกไซด์สูง กระบวนการผลิตต้องใช้พื้นที่ขนาดเล็ก และผลผลิตของอุปกรณ์ต่อหน่วยสูง อย่างไรก็ตาม ต้องใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีระดับสูง และยังเสี่ยงต่อปัญหาการแพร่กระจายของแอมโมเนียและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

4. วิธีโครมาโตกราฟีของเหลวเคมี

การเตรียมแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์โดยวิธีเฟสของเหลวจะใช้เกลือแมกนีเซียมเป็นวัตถุดิบหลัก และทำปฏิกิริยากับสารอัลคาไลน์ที่มีไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) เพื่อสร้างตะกอนแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งจะถูกล้างและทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ . วิธีการเฟสของเหลวสามารถแบ่งออกเป็นวิธีการตกตะกอนโดยตรง วิธีโซลโวเทอร์มอลและไฮโดรเทอร์มอล วิธีการกลั่นแบบตกตะกอน-อะซีโอโทรปิก วิธีเคมีด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง และวิธีการใช้ไมโครเวฟช่วย