1 機(jī)械混合法
機(jī)械混合法是指通過(guò)機(jī)械外力（如剪切力、摩擦力、沖擊力、擠壓力等）作用，將包覆劑均勻包覆在基體顆粒的表面，使粉體經(jīng)均勻混合制成復(fù)合礦物阻燃材料的方法。該法具有成本低廉、加工工藝簡(jiǎn)單，可連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。然而，該法制備的復(fù)合礦物阻燃材料中，異質(zhì)組分相互擴(kuò)散滲入對(duì)方顆粒中的趨勢(shì)不明顯，包覆劑和包覆基體間相對(duì)位置不確定，屬無(wú)序統(tǒng)計(jì)分布。包覆劑和包覆基體間僅靠靜電力、粘附力和范德華力實(shí)現(xiàn)微弱的結(jié)合，導(dǎo)致包覆劑顆粒間、基體顆粒之間、復(fù)合阻燃材料顆粒間的團(tuán)聚嚴(yán)重。因而，機(jī)械混合法制備的復(fù)合阻燃材料的性能較差，應(yīng)用于高聚物基體中時(shí)阻燃性能和機(jī)械性能都不能達(dá)到理想的效果。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)阻燃劑（如氫氧化鎂、氫氧化鋁等）大多以填料的角色以機(jī)械混合的方式加入到高分子基體中，致使材料的加工性能和機(jī)械性能受到一定程度的影響。
2 機(jī)械力化學(xué)法
機(jī)械力化學(xué)法是指通過(guò)壓縮、剪切、摩擦、延伸、彎曲、沖擊等外力將機(jī)械能作用于物料顆粒，從而誘發(fā)顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)的變化，進(jìn)而促使其與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生界面反應(yīng)的方法（蘇小莉，2007）。
學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為是Carey Lea最早提出了有關(guān)機(jī)械力化學(xué)的研究。1882年Carey Lea報(bào)道了機(jī)械研磨使部分氯化銀分解為銀和氯氣的研究成果。僅隔兩年，在1884年他在文獻(xiàn)中又報(bào)道了機(jī)械研磨使部分HgCl2分解為Hg和Cl2。氯化銀和氯化汞的高溫穩(wěn)定性都很好，經(jīng)細(xì)致研究分析，Carey Lea推測(cè)氯化銀和氯化汞的分解并非由于溫度導(dǎo)致，機(jī)械力作用也可能引起化學(xué)反應(yīng)。這為機(jī)械力化學(xué)理論的提出和發(fā)展起了很重要的作用。但也有學(xué)者持有異議，認(rèn)為最早提出機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的是Efesus所著的“One Stones”。此書(shū)中描述了在銅研缽中用銅桿研磨乙酸和硫化汞時(shí)得到了液態(tài)金屬汞的現(xiàn)象。本書(shū)是在公元四世紀(jì)所著，這充分說(shuō)明機(jī)械力化學(xué)的效應(yīng)很早就為人們所發(fā)現(xiàn)。而機(jī)械力化學(xué)法概念是由德國(guó)學(xué)者W.Ostwald在20世紀(jì)初明確提出的。
固體顆粒在機(jī)械力作用下經(jīng)反復(fù)破碎和研磨，粒度細(xì)化，比表面積增加，晶格缺陷活化，原子間距發(fā)生變化，晶格畸變程度加大，顆粒表面無(wú)定形化和鍵發(fā)生分裂。這些物理和化學(xué)變化均能引起固體總能量的增加，為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供基礎(chǔ)。機(jī)械力作用也能增加固體顆粒的比表面積并誘導(dǎo)新表面的產(chǎn)生。顆粒比表面積越大，與異質(zhì)顆粒接觸的面積越大，反應(yīng)活性也就越高。經(jīng)過(guò)機(jī)械破碎的作用，固體粒子表面會(huì)產(chǎn)生大量的解理面，晶格會(huì)產(chǎn)生畸變或無(wú)定形化。在機(jī)械外力反復(fù)剪切、沖擊作用下，晶體的位錯(cuò)密度增大，導(dǎo)致反應(yīng)平衡常數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)增大。機(jī)械摩擦產(chǎn)生的熱又會(huì)引起再結(jié)晶，殘余應(yīng)力在晶體內(nèi)部積聚，使得固體顆粒的表面吸附增加，有可能導(dǎo)致新的表面和原子基團(tuán)的產(chǎn)生。新生表面產(chǎn)生的原子基團(tuán)能加速顆粒反應(yīng)活性的提高。對(duì)于金屬及其氧化物，在機(jī)械力作用下還能釋放出外激電子，激發(fā)等離子區(qū)，進(jìn)而加速提高活性（陳鼎，2008）。
存在同質(zhì)多相變體的晶體在溫度和壓力條件適當(dāng)?shù)臈l件下，晶體會(huì)發(fā)生相變。然而，溫度和壓力并非是導(dǎo)致晶體相變的唯一途徑。晶體在機(jī)械力作用下，晶格能提高，產(chǎn)生的能量如果大于亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相的閾值時(shí)，也能引起晶體結(jié)構(gòu)的變化。在機(jī)械力化學(xué)作用的情況下，三斜相的硅灰石轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕啵ɡ罾洌?000）。有研究表明，對(duì)銳鈦礦型TiO2在一定的機(jī)械力條件下研磨0~20h，其主要晶面（101）、（004）、（200）、（103）的衍射峰強(qiáng)度不斷減弱且無(wú)定形化，晶格產(chǎn)生畸變。隨著研磨時(shí)間的延長(zhǎng)，金紅石型TiO2開(kāi)始出現(xiàn)，含量逐漸增加（吳其勝，2008）。有學(xué)者提出了機(jī)械力研磨的過(guò)程中體系局部的高溫和高壓促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。
機(jī)械力化學(xué)主要應(yīng)用于金屬材料、陶瓷材料和高分子制備等領(lǐng)域，在礦物加工中的應(yīng)用尤為廣泛。高嶺石的結(jié)構(gòu)是由硅氧四面體和鋁氧八面體以1:1比例在c軸堆垛成的層狀硅酸鹽。有研究表明，高嶺石在機(jī)械力化學(xué)研磨的過(guò)程中羥基不斷被排除，脫羥基作用生成的水不斷增多，其結(jié)構(gòu)中的Si-O-Al鍵的強(qiáng)度明顯下降，這也說(shuō)明了四面體層和八面體層發(fā)生剝離，高嶺土結(jié)構(gòu)逐漸無(wú)序化。丁浩、李淵等人利用機(jī)械力化學(xué)法成功制備了具有顏料性能的氫氧化鎂/二氧化鈦?zhàn)枞嫉V物材料。研究表明，在濕法機(jī)械研磨體系中，水鎂石顆粒表面的羥基和二氧化鈦顆粒表面的羥基發(fā)生脫水縮合，形成了Mg-O-Ti鍵合，二氧化鈦顆粒牢固結(jié)合在水鎂石顆粒的表面（李淵，2007）。機(jī)械力化學(xué)法表面改性也是礦物加工的重要應(yīng)用。利用機(jī)械力化學(xué)法實(shí)現(xiàn)了團(tuán)聚納米氧化鋅顆粒的分散，使氧化鋅顆粒表面鍵合硬脂酸分子，使納米氧化鋅表面變?yōu)橛H油疏水，大大提高了其在有機(jī)溶劑中的分散性（蘇小莉，2008）。以機(jī)械力化學(xué)法改性二氧化鈦，通過(guò)控制球磨體系的工藝參數(shù)，制備了Fe(OH)3改性的二氧化鈦光催化材料。以對(duì)亞甲基藍(lán)的降解效果為評(píng)價(jià)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)Fe(OH)3改性的二氧化鈦的光催化活性得到較大程度的提高（曹懷寶，2007）。日本學(xué)者Fumio Saito等人圍繞機(jī)械力化學(xué)法開(kāi)展的從礦物中提取金屬的工作也取得一定成績(jī)，如從滑石中提取鎂（Ezequiel Crux Sanchez，1996），從蛇紋石中提取鎂和硅（Qi Zhang，1997），從白鎢礦中提取鎢（Fumio Saito，1996），從天青石中提取鍶（Qi Wu Zhang，1997）等研究。
機(jī)械力化學(xué)法分為濕法機(jī)械力化學(xué)法和干法機(jī)械力化學(xué)法。濕法機(jī)械力化學(xué)法常用的設(shè)備有球磨機(jī)、高速粉碎機(jī)、攪拌球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、行星球磨機(jī)、液體能量球磨機(jī)等。相比固相環(huán)境，液相環(huán)境能使復(fù)合的組分間分散接觸更充分。機(jī)械外力提供的能量使顆粒粉碎細(xì)化，顆粒表面能提高被活化，異質(zhì)顆粒間發(fā)生反應(yīng)的幾率增加，從而達(dá)到復(fù)合的目的。該法具有體系分散程度高、體系顆粒包覆均勻等優(yōu)點(diǎn)，適于最終產(chǎn)品以漿液形式應(yīng)用的場(chǎng)合。但對(duì)于以干粉狀態(tài)為最終產(chǎn)品的場(chǎng)合則要增加干燥和磨細(xì)等加工環(huán)節(jié)，增加生產(chǎn)成本。干法機(jī)械力化學(xué)法常用設(shè)備以氣流粉碎機(jī)為代表。干法機(jī)械力化學(xué)法是在固相環(huán)境下進(jìn)行的。雖然反應(yīng)體系的分散性不如濕法機(jī)械力化學(xué)法，但該法具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。
3 溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是在近幾十年迅速發(fā)展起來(lái)的在低溫下制備無(wú)機(jī)新材料的化學(xué)方法，簡(jiǎn)稱Sol-Gel法。溶膠-凝膠法以無(wú)機(jī)鹽或金屬有機(jī)化合物（如醇鹽）為前驅(qū)體，將前驅(qū)體溶于溶劑（水或有機(jī)溶液）中。通過(guò)在反應(yīng)體系中引入基體，即可將前驅(qū)體在溶劑中水解或醇解反應(yīng)得到的生成物溶膠包覆在基體表面，通過(guò)控制反應(yīng)條件使溶膠轉(zhuǎn)變成凝膠后，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基體的包覆。溶膠-凝膠法可在較低溫度下獲得純度較高的均相多組分體系，能制備出傳統(tǒng)手段工藝不易合成的具有特殊結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和性能的材料，如納米復(fù)合材料、包膜材料和先進(jìn)陶瓷材料、高溫超導(dǎo)氧化物材料和中空玻璃微球等。然而，溶膠-凝膠法原料成本高，且多為有機(jī)溶劑，不利于人體健康和環(huán)境保護(hù)。此外，制備過(guò)程產(chǎn)量不高，不適合于大規(guī)模生產(chǎn)。制備過(guò)程中溶膠到凝膠過(guò)程大的收縮量會(huì)導(dǎo)致氣孔和其它雜質(zhì)的殘余和聚集，不易制得大尺寸產(chǎn)品。
把濃度為10%的硝酸鋁溶液滴入在弱堿性條件下制備的Al(OH)3沉淀中得到溶膠，稀釋溶膠后加入已處理過(guò)的紅磷，得到以紅磷為基體的凝膠，經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥制得氫氧化鋁包覆紅磷復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)中以5% Al(OH)3兩次包覆紅磷阻燃材料的著火點(diǎn)達(dá)到327.1℃，要高于化學(xué)沉淀法同樣條件下制備的阻燃材料的著火點(diǎn)317.5℃（王志成，2004）。
4 化學(xué)沉淀法
復(fù)合無(wú)機(jī)阻燃材料通常是在液相的條件下制備的（此處化學(xué)沉淀法特指液相沉淀法），其基本思路是：在含有基體的溶液中添加入適量的沉淀劑（OH-、CO32-、SO42-等），使溶液中的陽(yáng)離子與沉淀劑離子反應(yīng)或發(fā)生水解形成沉淀，產(chǎn)生不溶性的氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽沉淀物，這些沉淀物優(yōu)先生長(zhǎng)在表面能較高的基體顆粒表面，從而達(dá)到包覆的目的?；瘜W(xué)沉淀法中產(chǎn)生的沉淀物的顆粒大小和形狀受沉淀劑離子濃度、溶液中的陽(yáng)離子濃度、溫度和pH值等條件的共同制約（周達(dá)飛，2001）。此外，加熱工藝（溫度的高低、時(shí)間的長(zhǎng)短）會(huì)影響到沉淀物顆粒的晶型，進(jìn)而影響復(fù)合材料的性能。
非均勻成核法是化學(xué)沉淀法的一種。非均勻成核是指依靠相界、晶界或基體的結(jié)構(gòu)缺陷等不均勻部位而成核的過(guò)程。這些不均勻部位為成核提供了有利的表面，減小了界面能，使成核形成功減少。根據(jù)相變熱力學(xué)原理，均勻成核的勢(shì)壘要高于非均勻成核的勢(shì)壘，所以非均勻成核所需的驅(qū)動(dòng)力要低于均勻成核，故包覆過(guò)程中非均勻成核的趨勢(shì)更明顯（石德珂，2003）。非均勻成核法的原理是通過(guò)控制形成包覆層物質(zhì)的沉淀反應(yīng)濃度介于非均勻成核所需的臨界值和均勻成核所需的臨界值之間，進(jìn)而控制包覆層物質(zhì)在基體顆粒表面非均勻成核生長(zhǎng)，從而達(dá)到包覆的目的。該法可以精確控制包覆層的厚度及其化學(xué)組分。非均勻形核法屬于化學(xué)沉淀法中的一種特殊方法（曹冉，2006）。
張清輝利用非均勻成核法制備了氫氧化鎂包覆氫氧化鋁、氧化鋅包覆氫氧化鎂、氧化鋅包覆氫氧化鋁無(wú)機(jī)阻燃材料，并填充于EVA材料中獲得了復(fù)合材料，制備出了力學(xué)性能和阻燃性能滿足使用要求的無(wú)機(jī)阻燃材料（張清輝，2006）。
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