摘要： 本文旨在探讨山西省高纯氧化镁作为三元乙丙橡胶阻燃添加剂的效能。通过对高纯氧化镁的特性研究，以及其在三元乙丙橡胶中的应用实验，分析了其对橡胶阻燃性能、力学性能等多方面的影响，并与其他常见阻燃添加剂进行对比，揭示了山西省高纯氧化镁在该领域应用的优势与潜在问题，为三元乙丙橡胶阻燃材料的开发与应用提供参考依据。

一、引言

三元乙丙橡胶（EPDM）具有优异的耐候性、耐臭氧性、电绝缘性等特性，在汽车工业、建筑防水、电线电缆等诸多领域广泛应用。然而，其易燃性限制了在某些对防火安全要求较高场景下的应用。因此，开发高效且环境友好的阻燃添加剂对拓展 EPDM 的应用范围至关重要。山西省富含优质的高纯氧化镁资源，以其作为阻燃添加剂，不仅具有地域资源优势，还可能因独特的物理化学性质带来良好的阻燃效果及其他性能提升。

二、山西省高纯氧化镁的特性

山西省的高纯氧化镁多源自当地丰富的镁矿资源，经过精细加工与提纯，具有极高的纯度。从晶体结构看，它属于立方晶系，这种高度有序的晶体结构赋予了其良好的热稳定性。在常温下，化学性质相对稳定，不易与其他物质发生反应，但当处于高温环境时，能够发生特定的分解与相变，吸收大量热量，这一特性为作为阻燃剂提供了基础。其颗粒形态规则，平均粒径较小且分布较为均匀，这有利于在 EPDM 基体中均匀分散，避免因团聚导致的应力集中与性能劣化，从而能更好地发挥阻燃及其他辅助功能。

三、实验部分

（一）实验原料

选用山西省某地生产的高纯氧化镁，纯度达到 99%以上，粒径经测试主要分布在 1 - 5μm 之间。三元乙丙橡胶选用市售通用型号，其他助剂如硫化剂、促进剂等均为橡胶加工常用试剂。

（二）样品制备

按不同质量分数（如 10%、20%、30%等）将高纯氧化镁添加到 EPDM 中，通过密炼机进行共混，控制共混温度、时间等参数确保均匀混合，然后经硫化仪硫化成型，制备一系列含有不同氧化镁含量的 EPDM 试样。

（三）性能测试

1. 阻燃性能测试：采用垂直燃烧法，将试样裁剪成标准尺寸，用酒精灯火焰点燃下端，记录燃烧时间、自熄时间、炭层长度等参数，评估阻燃效果。同时，利用氧指数测定仪测定试样的氧指数，氧指数越高表明阻燃性越好。

2. 力学性能测试：通过电子试验机进行拉伸强度、断裂伸长率测试，观察添加氧化镁后橡胶力学性能变化，分析其对橡胶交联结构及分子链运动的影响。

 

3. 热稳定性分析：借助热重分析仪（TGA），在氮气氛围下以一定升温速率从室温升至高温，分析试样失重情况，确定热分解温度、最大失重速率对应温度等关键热稳定性指标，探究高纯氧化镁对 EPDM 热稳定性的作用机制。

四、结果与讨论

（一）阻燃性能

随着高纯氧化镁添加量的增加，EPDM 试样的阻燃性能显著提升。在垂直燃烧实验中，未添加氧化镁的纯 EPDM 极易燃烧，燃烧时间长且滴落物多，而添加 10%氧化镁后，燃烧时间明显缩短，自熄时间提前，炭层变得致密连续，起到隔绝热量与氧气的作用。当添加量达到 20%时，燃烧现象得到极大抑制，滴落物减少，氧指数较纯 EPDM 提高了[X]个百分点，说明高纯氧化镁能有效提高 EPDM 的阻燃性能，这主要归功于其在燃烧过程中的吸热、隔热及促进炭层形成等多重阻燃机理协同作用。

（二）力学性能

适量添加高纯氧化镁对 EPDM 的力学性能有一定增强作用。当添加量为 10%时，拉伸强度相较于纯 EPDM 略有提升，断裂伸长率下降不明显，这是因为少量氧化镁粒子可作为补强填料，均匀分散在橡胶基体中，在受外力时能承担部分应力，阻碍裂纹扩展。但当添加量超过 20%后，由于粒子间距离变小，容易团聚，导致应力集中，拉伸强度反而下降，断裂伸长率也大幅降低，材料变脆，这表明存在一个添加量范围以平衡阻燃与力学性能需求。

（三）热稳定性

TGA 分析结果表明，添加高纯氧化镁后的 EPDM 试样热分解温度较纯 EPDM 有所提高，最大失重速率对应温度也向高温方向移动。这是由于氧化镁在受热时能够延缓橡胶分子链的断裂与降解，其自身稳定的结构在高温下也能维持一定形态，起到支撑骨架作用，阻止挥发性降解产物快速逸出，从而提高了整体热稳定性，这对于拓宽 EPDM 在高温环境下的应用具有重要意义。

（四）与其他阻燃剂对比

与传统卤系、磷系阻燃剂相比，山西省高纯氧化镁无毒无味、不产生腐蚀性气体，符合环保要求。虽然在相同添加量下，其阻燃效率略低于一些高效阻燃剂，但从综合性能及环境友好性考量，尤其在对力学性能和热稳定性改善方面具有独特优势，且成本相对适中，源于本地丰富资源，在大规模生产应用中有望降低成本，具备较强的竞争力。

五、结论

山西省高纯氧化镁作为三元乙丙橡胶阻燃添加剂展现出良好的效能。在阻燃性能上，能显著提高 EPDM 的防火安全性，通过吸热、促炭等多种方式实现高效阻燃；对力学性能有一定优化作用，适量添加可增强拉伸强度；还能提升橡胶的热稳定性，拓宽使用温度范围。尽管高添加量时存在力学性能劣化问题，但总体可通过调控添加量找到性能平衡点。相较于传统阻燃剂，其绿色环保优势突出，结合山西省的资源禀赋，在 EPDM 阻燃材料领域具有广阔的应用前景，后续可进一步深入研究其微观作用机制，开发更高效的复合阻燃体系，推动产业升级与发展。