Das Unternehmen Hebei Messi Biology Co., Ltd. weist darauf hin, dass flammhemmende Mittel auf Basis von Magnesiumhydroxid in den letzten Jahren aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit stark an Bedeutung gewonnen haben. Magnesiumhydroxid für den Flammschutz wird üblicherweise durch den Abbau und die Verarbeitung von natürlichem Brucit gewonnen. Da die Brucit-Reserven jedoch begrenzt sind (etwa 15 Millionen Tonnen) und der intensive Abbau in den letzten Jahren dazu geführt hat, dass hochwertige und leicht zugängliche Vorkommen nahezu erschöpft sind, greift man zunehmend auf reichlicher vorhandene Ressourcen zurück – etwa Magnesit (3 Milliarden Tonnen) und Bischofit (3,5 Milliarden Tonnen) –, um magnesiumbasierte Materialien, darunter Magnesiumhydroxid, herzustellen. Umfangreiche Untersuchungen zeigen, dass die direkte Hydratisierung von leicht gebranntem Magnesia (Magnesiumoxid, das durch Niedrigtemperaturkalzinierung von Magnesit gewonnen wird) das direkteste, effektivste und kosteneffizienteste Verfahren zur Herstellung von Magnesiumhydroxid darstellt.
Da die Oberfläche von Magnesiumhydroxid jedoch stark polar ist, kann sein Einsatz als alleiniger Zusatzstoff in Polymermaterialien zu einer deutlichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Materials führen. Es wurde ein neuer Ansatz entwickelt, um Magnesiumhydroxid durch die Dampfphasenhydratisierung von leicht gebranntem Magnesia herzustellen. Durch die Zugabe von Fettsäuren während dieses Dampfphasenhydratisierungsprozesses lässt sich leicht gebranntes Magnesia in einem einzigen Schritt in modifiziertes Magnesiumhydroxid umwandeln. Die wichtigsten Forschungsergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
(1) Untersuchung zur Dampfphasenhydratisierung von leicht gebranntem Magnesia unter Verwendung von Modifikatoren: Ausgehend von leicht gebranntem Magnesia als Rohstoff wurden zunächst die Auswirkungen verschiedener Oberflächenmodifikatoren – konkret n-Octansäure, Decansäure und Laurinsäure – auf den Hydratisierungs- und Modifizierungsprozess untersucht. Basierend auf Analysen der Ölzahl (Ölaufnahmewert) und der Kontaktwinkel wurde Laurinsäure als der am besten geeignete Modifikator für das Verfahren der Dampfphasenmodifizierung identifiziert. Die Studie untersuchte den Einfluss der Reaktionsbedingungen auf den Modifikationsprozess und ermittelte die optimalen Parameter wie folgt: 5,0 Gew.-% Laurinsäure, eine Modifikationstemperatur von 180 °C, eine Modifikationsdauer von 28 Stunden sowie eine Pulverbetthöhe von 4 mm. Die Charakterisierung des Magnesiumhydroxids vor und nach der Modifikation – mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Röntgendiffraktometrie (XRD) – bestätigt, dass die Laurinsäure eine Chemisorption auf der Oberfläche des Magnesiumhydroxidpulvers eingeht. (2) Untersuchung der Hydratisierung von leicht kalziniertem Magnesiumoxid (LCM) in der Gasphase nach einem Vormischprozess. Unter Verwendung von LCM als Ausgangsmaterial wurden die Auswirkungen von Tridecansäure, Tetradecansäure und Stearinsäure als Oberflächenmodifikatoren auf die Hydratisierung und Modifikation von LCM erforscht. Basierend auf Analysen der Ölabsorptionswerte und Kontaktwinkel wurden Tetradecansäure und Stearinsäure als die am besten geeigneten Modifikatoren identifiziert. Die Modifikatoren wurden vor der Hydratisierung in der Gasphase mit dem LCM vorgemischt. Durch die Untersuchung des Einflusses der Reaktionsbedingungen auf die Ölabsorptionswerte und Kontaktwinkel wurden die optimalen Modifikationsparameter wie folgt bestimmt: 4,5 Gew.-% Tetradecansäure, eine Modifikationstemperatur von 180 °C, eine Dauer von 4 Stunden und eine Pulverbetthöhe von 10 mm; alternativ 3,5 Gew.-% Stearinsäure, eine Modifikationstemperatur von 180 °C, eine Dauer von 6 Stunden und eine Pulverbetthöhe von 8 mm. Die Charakterisierung des Magnesiumhydroxids vor und nach der Modifikation – mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Röntgendiffraktometrie (XRD) – zeigte, dass die Fettsäure eine Chemisorption auf der Oberfläche des Magnesiumhydroxidpulvers eingeht.
(3) Untersuchung der mechanischen und flammhemmenden Eigenschaften von in der Gasphase modifiziertem Magnesiumhydroxid. Modifiziertes Magnesiumhydroxid-Pulver wurde in EVA-Kunststoff (Ethylen-Vinylacetat) eingearbeitet, um Mg(OH)₂/EVA-Verbundwerkstoffe herzustellen, deren mechanische Eigenschaften sowie Flammschutzeigenschaften eingehend untersucht wurden. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass EVA-Verbundwerkstoffe, die mit Fettsäuren modifiziertes Magnesiumhydroxid enthalten, im Vergleich zu solchen mit unmodifiziertem Magnesiumhydroxid deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen und zudem die Norm UL-94 V-1 erfüllen.