水酸化マグネシウムの難燃科学の謎を解き明かす:三重の防火バリア

2025-11-21

水酸化マグネシウム(マグネシウム(おお)₂)は無機難燃剤の世界で活躍する主力製品です。その効果は単なる魔法ではなく、3つの異なるメカニズムの洗練された相乗効果によって生み出され、強力な防火バリアを形成します。マグネシウム(おお)₂は、物理的側面と化学的側面の両方で作用する、まさに防御の達人です。


メカニズム1:冷却 – 吸熱分解

これが最も基本的かつ最も重要なメカニズムです。周囲の温度が約340℃に上昇すると、水酸化マグネシウム分解が始まり、酸化マグネシウム(酸化マグネシウム)と水蒸気(H₂O)に分解されます。この化学反応は非常に吸熱性が高く、周囲の環境からかなりの量の熱(1グラムあたり約1.3 キロジュール)を吸収します。

ポリマーマトリックス(プラスチックやゴムなど)において、この強力な冷却効果はヒートシンクとして機能します。材料の温度を大幅に下げ、熱分解を遅らせ、火災の燃料となる可燃性ガスの発生を抑制します。つまり、火が燃え広がるために必要な熱エネルギーを奪うのです。


メカニズム2:ガスシールド - 希釈と隔離

として水酸化マグネシウム分解すると大量の水蒸気を放出します。この不燃性ガスには2つの役割があります。

  1. 希釈:燃焼物質の表面付近に存在する可燃性揮発性ガスと酸素の濃度を希釈します。火災には特定の燃料と酸素の比率が必要であるため、この希釈は燃焼プロセスを根本的に阻害します。

  2. 不活性バリア: 放出された蒸気は材料の上に一時的な不活性雰囲気を形成し、周囲の空気 (酸素) からさらに隔離します。


メカニズム3:保護層 - セラミック炭化物の形成

分解の最終生成物は酸化マグネシウム(酸化マグネシウム)です。これは高い熱安定性で知られる耐火物です。この微細な固体残留物は、材料の表面にセラミックのような均一な炭化層を形成します。この層は、以下の3つの重要な機能を持つ強固な物理的バリアとして機能します。

Magnesium hydroxide

  • 下にあるバージン材料を放射熱から遮断します。

  • 熱分解ゾーンへの酸素の拡散を妨げます。

  • ポリマーからさらに可燃性ガスが漏れるのを防ぎます。

さらに、この保護炭化は、プラスチックの危険な「溶けて滴る」現象を防ぎ、新たな領域に火が広がるのを防ぎます。


利点と用途

ハロゲン系難燃剤と比較して、 水酸化マグネシウムハロゲンフリーであるため、火災時に有毒で腐食性の煙が発生しないという利点があります。また、無毒性で環境にも優しい材料です。そのため、安全性と環境への影響が最も重要となる電線・ケーブルの絶縁材、建築材料、輸送機器部品、電子機器に使用されるプラスチックなどの用途に最適です。

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