氢氧化镁在复合材料中除了阻燃，竟然还能协同导热？

氢氧化镁[Mg(OH)₂]是我们都很熟悉的一种阻燃剂，常被添加于高分子材料中，可提高具有易燃、发烟大等问题的高分子材料的安全系数。遭遇火情时，氢氧化镁在受热后会分解释放出结合水以吸收大量的潜热，降低所填充的合成材料在火焰中的表面温度；同时它还能抑烟，大大降低燃烧时的烟密度，减少火灾中受困者因浓烟窒息的风险。

这么优秀的阻燃剂，除了做好自己的本分工作之外有时候它还能超常发挥——比如说最近潍坊万丰新材料就有发现，在一定条件下，氢氧化铝与其他导热填料一同掺入高分子材料时，还能同时起到“协同导热”的作用。
   为啥要研究氢氧化镁的导热作用？

对于电缆材料来说，绝缘很重要，导热也重要。目前国内外提升复合材料导热性能主要是在聚合物基体中通过一定的共混方法掺杂热导率较高的导热填料。导热填料种类繁多，目前单一填料导热绝缘复合材料的研究已较为完善，突出的填料代表有氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)等。

其中AlN导热系数非常高，但价格昂贵。为了获得更好的导热效果，应用上厂商往往会采取“混搭”的形式往高分子材料中加入两种或两种以上的导热填料。针对上方提到的电力电缆绝缘材料，第二种填料的选取需要考虑电缆的刚需----电力电缆中常用绝缘材料的极限氧指数（LOI）大多在21%以下，这意味着这些材料在空气中极易燃烧，而在绝缘材料中添加大量的阻燃剂可以提高复合材料的氧指数，在材料燃烧时能够实现快速吸热消烟，提高其可靠性和安全性，因此阻燃剂可以作为第二填料，也就是这项研究中使用的氢氧化镁[Mg(OH)₂]。
掺入氢氧化镁的影响

根据万丰新材料何经理（微信18369691643）等人的研究，Mg(OH)₂的掺入，主要带来以下几方面影响：

（1）在多填料复合材料中，Mg(OH)₂的掺入能够提高复合材料的热导率，且在轴向导热性能方面与BNNs产生一定程度的协同作用，进一步提高了复合材料的轴向热导率。

复合材料的轴向热导率

（2）在不同掺杂含量下，厚度均会极大地影响材料的导热性能，薄厚度下的复合材料相比于较厚厚度下的复合材料更容易促使BNNs沿试样径向排列，从而在宏观上提高了复合材料的径向热导率，复合材料在热导率方面表现出更强的各向异性。

复合材料的径向热导率

（3）在一定厚度下，当Mg(OH)₂填料含量与BNNs填料含量相近时，Mg(OH)₂会进一步增强BNNs的径向排列度从而提高复合材料的径向热导率，当Mg(OH)₂填料含量远高于BNNs填料含量时，Mg(OH)₂会抑制BNNs的径向排列度从而降低复合材料的径向热导率，同时高填料含量Mg(OH)₂的掺入也会阻碍BNNs形成大型的导热通路，同样会降低复合材料的径向热导率。

左：单填料复合材料断面形貌图，可看出BNNs的径向排列度很高；

右：多填料复合材料断面形貌图，大量Mg(OH)₂的掺入会阻断BNNs 的相互连接。

（4）Mg(OH)₂与BNNs的掺入均会提高复合材料在工频下的介电常数与介质损耗因数，且介电性能随着两种填料含量的增加而增大，导致复合材料的介电性能下降，但相较于热导率的提升幅度，复合材料的介电性能下降幅度较小。
    以上就是氢氧化镁可以在电缆绝缘材料中协同导热的原因。虽然相关研究目前还处于初期阶段，但也证明了类似的“非典型导热材料”只要以合适的姿态出现在恰当的场合，就有可能发挥出乎意料的作用。