纤维水镁石多功能复合粉体材料研发
董发勤
立项背景
我国对水镁石的研究起步较晚，20世纪60年代曾把纤维水镁石当作温石棉进行了初步勘探，70年代已大量生
产，但水镁石一直被当作稀少伴生、次生矿物，一直未进行深入的研究，导致我国水镁石矿物至1992年在应用开
发方面尚属空白。
本项成果是在1988年陕西省汉中市重点科技项目、1990年陕西省重点科技项目和1993年绵阳市科技重点项目、
1997年四川省重点攻关项目、2002年国家863特种功能材料项目立项资助下取得的。因此，本课题对纤维水镁石
的理化性质及应用进行了系统研究，具有重要的理论意义和实用价值。
主要开发内容
本课题组按研究目标要求，利用多种测试分析技术研究了多功能粉体的原料特性；对常见阻燃剂的生产技术进
行了分析；研究了镁质阻燃剂生料的机械加工工艺；对镁质阻燃剂生料的物理化学性质进行了详细的研究；研制出
pl改性剂——单烷基磷酸酯偶联剂，并用自制pl改性剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和硬脂酸对镁质阻燃剂生料
进行改性；研究镁质阻燃生料的超细-改性一体化技术；通过力学性能测试、燃烧热、垂直燃烧试验、氧指数的测
定，研究多功能复合粉体在聚丙烯中的添加特性和阻燃效果，并对镁质阻燃剂的阻燃机理进行探讨；对纤维水镁石
多功能复合母粒进行扩大试验。
主要研究成果
（1）本课题从矿物学、阻燃剂化学、防火科学技术、复合材料相结合的角度出发，利用材料现代测试分析手
段，系统地研究了新型工业矿物纤维水镁石的化学组成与结构特点、谱学特征及物理和化学性能的变化，发现和证
实了纤维水镁石的新功能和新用途，为天然产出的高镁矿物粉体应用和开发提供了新思路。
（2）本研究是国内最早把我国惟一的纤维水镁石矿物用物理方法进行镁质阻燃材料开发的成果之一，并取得
了重要进展。以天然纤维水镁石为主要原料，采用超细定向松解，超细-改性一体化，材料的抗菌、阻燃、纤维补
强等技术原理研制出一系列具有补强、阻燃、抗菌功能的复合粉体材料，其特点是：①无毒、无挥发性和初期发烟
抑制作用；②热稳定性好（初始分解温度340℃），扩大了应用范围；③热分解只放出水分，对环境没有任何污染；
④颗粒微细，呈纤维状，对制品具有补强作用；⑤阻燃效果好，同时具有一定的抗菌作用；⑥不腐蚀加工工具、模
具；⑦改性工艺简单，成本低，对改性剂具有普遍适应性；⑧资源较为丰富，价格便宜，可适用于多数热塑性树脂
和合成橡胶。
（3）首次系统研究并给出了1批纤维水镁石阻燃材料的物理、化学及其表面物理化学特征值；特别是在其生
料热学性能测定方面，如热台相变观察、热学性质、电磁学性质、力学性能、化学稳定性、耐候性及其表面物理化
学性能如白度、弱酸腐蚀量、纤维性等，填补了纤维水镁石物化性质测定的空白。此外，还对天然产出的纤维水镁
石及其伴生组分进行较详尽的研究，查明了其矿石类型和化学组成及其波动范围，为其应用打下了基础。
（4）首次利用工业纤维尾矿和废弃短纤维加工生产出具有工业利用价值、能够起到补强、阻燃、抗菌等作用
的多功能超细复合粉体，并摸索出其生产工艺和工艺参数。
（5）合成出1种单烷基磷酸酯偶联剂——pl改性剂，对各种粉体均具有良好的改性效果；pl改性剂成功地用
于阻燃生料的表面改性，效果良好，并运用谱学等手段对改性效果进行了表征。首次对镁质阻燃剂的阻燃机理进行
了较深入研究，并对其阻燃动力学进行了分析。
该成果还拥有自己的发明专利：①镁质无机阻燃、补强多功能材料及制造工艺（专利公开号：cn95113046.3）；
②天然纤维水镁石多功能复合粉体材料及其改性材料和复合母粒的制造方法（专利公开号：cn1490358）。
申报成功国家中小企业创新基金1项：“超细粉碎一体化技术”。
应用前景
1．理论应用
①首次对纤维水镁石的物理、化学及其表面物理化学特征进行了系统的测试与研究，为纤维水镁石的应用提供
了重要的基础数据，在纤维水镁石的应用矿物学研究方面具有重要的理论意义和实际意义。
②首次对镁质阻燃剂的阻燃机理、阻燃动力学进行了较深入的研究和分析，为纤维水镁石作为阻燃剂提供了理
论依据，对于助剂科学和阻燃科学的发展具有重要的理论意义。
③首次利用工业纤维尾矿和废弃短纤维加工生产出具有工业利用价值、能够起到补强、阻燃、抗菌等作用的多
功能复合粉体，并摸索出生产多功能阻燃生料和母粒的工艺过程和参数，这对于资源利用和环境保护具有重要的实
际意义。
④多功能复合母粒的研制与应用成功，将填补国内复合多功能填料的空白，对生产无毒、无害、无废物的填料
产品、阻燃产品和抑燃制品有重要价值，同时对利用我国丰富的矿物资源，生产高档原料产品开辟一条新途径。
⑤成功地合成出1种单烷基磷酸酯偶联剂——pl改性剂，增加了功能填料的改性剂种类，具有重要的实际应
用值。
2．实际应用前景
利用本课题的研究成果可以为生产厂家设计出一整套的补强、阻燃、抗菌新型环保多功能复合粉体材料和复合
母粒的生产方法和生产工艺。已进行了1t的粉体小试和改性试验。
3．推广领域与措施
该项目成果主要推广应用领域有：①纤维水镁石矿生产企业；②粉体加工工业；③塑料加工工业；④油漆、橡
胶、涂料等生产企业。该项目的成果可以技术入股或技术转让的方式向企业和社会提供生产方法、生产工艺和配方
设计。
纤维水镁石多功能复合粉体材料研发
2005年24期 发行日期：2005-09-01
作者：董发勤
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