第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、氫氧化鋁的粒度超細(xì)化

目前，國(guó)產(chǎn)阻燃劑氫氧化鋁的質(zhì)量參差不齊，差別在于對(duì)材料的物理機(jī)械性能影響上，而影響材料物理機(jī)械性能最根本的原因是氫氧化鋁的粒徑大小和粒度分布，粒度越細(xì)，材料的抗張強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度越好，氫氧化鋁粒度的大小也直接影響阻燃劑的阻燃性能，氫氧化鋁粒度與氧指數(shù)的關(guān)系如下表所示。

氫氧化鋁粒度與氧指數(shù)的關(guān)系

隨著氫氧化鋁粒度的減小，氧指數(shù)迅速上升，當(dāng)氫氧化鋁平均粒徑為5μm時(shí)，氧指數(shù)為28%，若平均粒徑小于1μm時(shí)，氧指數(shù)高達(dá)33%，氧指數(shù)在26以上時(shí)屬難燃材料，但高加入量降低了聚合物的加工性能和機(jī)械強(qiáng)度，隨著添加量的增加，斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)急劇下降，所以片面追求粒度超細(xì)化也是不可取的，為了改善聚合物的加工性能、密度和最終產(chǎn)品的使用性能，還應(yīng)注意顆粒的級(jí)配和控制顆粒的形狀，使其在最大的填充量下粒度盡可能小。

蒙西集團(tuán)公司同北京化工大學(xué)合作開發(fā)的納米氫氧化鋁阻燃劑，具有顆粒細(xì)(粒度<80nm)受熱脫水質(zhì)量損失50%，分解溫度達(dá)350℃，緩熱脫水質(zhì)量損失高，阻燃抑煙效果好等特點(diǎn)，可用作PVC、PP、PE等工程塑料的阻燃劑。它的產(chǎn)生順應(yīng)了國(guó)際阻燃劑市場(chǎng)，著重發(fā)展低煙霧、低毒性、高效能的發(fā)展趨勢(shì)，納米氫氧化鋁阻燃劑在國(guó)內(nèi)尚屬空白產(chǎn)品。雖然通過超重機(jī)合成出了接近納米尺寸的改性ATH，但是其產(chǎn)品可能是一種新物質(zhì)，其具體的結(jié)構(gòu)及組成還需進(jìn)一步 研究 。

2、氫氧化鋁的表面處理技術(shù)及改性方法

氫氧化鋁作為無機(jī)阻燃劑，雖然有無毒、不揮發(fā)、價(jià)廉、阻燃、消耗、填充和在燃燒時(shí)無2次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是其添加量必須在50%以上時(shí)，才能充分顯示阻燃效果。例如阻燃電纜時(shí)，氫氧化鋁的填充量達(dá)到120%-200%，這么高的填充量勢(shì)必影響高聚物與無機(jī)填料的相容性和力學(xué)性能，因?yàn)闅溲趸X作為無機(jī)填料和有機(jī)高聚物在物理形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)上極不相同，兩者親和性差，如果直接填充，會(huì)造成分散不均，而且粒徑較大者還會(huì)成為復(fù)合材料的應(yīng)力集合點(diǎn)，成為材料的薄弱環(huán)節(jié)，這些不僅限制了填充劑在聚合物中的添加量，而且還嚴(yán)重影響了制品性能。為了解決這些問題，一般需加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┗蚺悸?lián)劑進(jìn)行表面包覆處理，以達(dá)到提高氫氧化鋁和樹脂之間的應(yīng)和力，改善制品的性能，增加阻燃性(在環(huán)氧樹脂中，表面改性的氫氧化鋁可將阻燃性從V-1級(jí)提高到V-0級(jí))，改善加工性能，提高制品的電氣性能以及降低成本。

1）氫氧化鋁的表面處理技術(shù)

目前氫氧化鋁的表面處理主要集中在有機(jī)改性，大體可分為兩類，表面活性劑處理和偶聯(lián)劑處理。

（1）表面活性劑處理

用陰離子、陽離子型表面活性劑如高級(jí)脂肪酸、酯類、醇類、酰氨類，對(duì)其表面進(jìn)行改性，以達(dá)到提高氫氧化鋁和樹脂之間的親和力，改善制品的性能，增加阻燃性，改善加工性能，使之同高分子材料間的相容性更好，并且進(jìn)一步增強(qiáng)橡膠、塑料等制品的抗沖擊能力。

（2）偶聯(lián)劑表面處理

用偶聯(lián)劑對(duì)氫氧化鋁進(jìn)行表面改性是利用偶聯(lián)劑分子的基團(tuán)可以與氫氧化鋁的表面發(fā)生羥基反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，而偶聯(lián)劑分子的另一端則有親有機(jī)物性質(zhì)，可以與有機(jī)高分子發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械纏繞，從而把氫氧化鋁與聚合物這兩種性質(zhì)完全不同的材料牢固結(jié)合在一起，即借助偶聯(lián)劑在氫氧化鋁表面形成分子橋，把性質(zhì)特殊的兩種材料連接在一起，從而使之與有機(jī)高分子材料的相容性得以提高，使無筋聚合物的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和抗沖擊性能明顯提高。

氫氧化鋁常用的偶聯(lián)劑主要有硅烷和鈦酸酯類、硅烷偶聯(lián)劑中以乙烯基硅烷的處理效果較好，單烷基鈦酸酯對(duì)粗粒Al(OH)3的偶聯(lián)效果不如對(duì)細(xì)粒Al(OH)3偶聯(lián)效果好，鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑并用可產(chǎn)生協(xié)同作用。另外，烷基乙烯酮、丙烯酸異氰酸酯和含磷鈦酸鹽也可作為Al(OH)3表面處理劑，還有新近開發(fā)的新型鋁系偶聯(lián)劑，如DL-411系列偶聯(lián)劑，是中國(guó)偶聯(lián)劑 研究 的重大突破。此外，有些加工助劑如硬脂酸鹽、潤(rùn)滑劑、增塑劑等也能明顯提高系統(tǒng)的分散性，縮短均勻時(shí)間，降低加工能耗，改善表面質(zhì)量，同時(shí)氫氧化鋁顆粒在樹脂機(jī)體內(nèi)均勻分布也能使產(chǎn)品的物理性能得到改善。

2）改性方法

改性方法分為干法和濕法表面改性處理。據(jù) 研究 ，硅烷偶聯(lián)劑處理阻燃劑主要有3方面的效果：提高與聚合物之間的潤(rùn)濕性能；增強(qiáng)與聚合物的粘結(jié)性；形成特殊的界面層，有緩和聚合物和阻燃劑之間的殘余應(yīng)力的作用。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、水熱合成法

活性鋁粉與水接觸，只要達(dá)到反應(yīng)條件，則劇烈反應(yīng)，最終產(chǎn)物為極細(xì)的灰白色粉末，其產(chǎn)物均為Al(OH)3和AlO(OH)，用此法可以制備出平均粒徑為80nm以下的粉末。

2、碳分法

用二氧化碳?xì)怏w通入鋁酸鈉溶液，使其析出氫氧化鋁。采用此法可制備出超細(xì)擬薄水鋁石和活性氫氧化鋁。

3、液相共沉淀法

采用氫氧化鋁和氨水變速滴加混合物法，可得到顆粒尺寸小于5nm的氫氧化鋁沉淀，而且在該反應(yīng)液中加入一定量表面活性劑，還可合成出粒徑細(xì)小，尺寸分布范圍窄的納米產(chǎn)品。先用陰離子十六-三甲基-甲苯磺酸銨與陰離子十二苯磺酸鈉表面活性劑混合可得到一系列微泡，加入氯化鋁溶液后，氯化鈉立即被上述微泡包裹形成微膠囊化，在膠囊中鋁離子漸漸被鈉離子所取代，同時(shí)也加入氫氧化鈉，氫氧根通過囊泡滲入膠囊內(nèi)，立即與鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁，可生成約80nm的產(chǎn)品。用鋁酸鈉溶液為原料，在草酸溶液中進(jìn)行中和稀釋，可制得200-300nm的氫氧化鋁，而使用聚乙烯基吡咯烷酮為表面活性劑加入反應(yīng)液中時(shí)，可制得80-300nm的產(chǎn)品，但使用聚乙烯醇為表面活性劑加入時(shí)，卻制得1.2-200nm的產(chǎn)品。

4、超重力反應(yīng)沉淀法

利用超重力反應(yīng)沉淀法制得了粒度可控(15-30nm)，粒度分布窄的納米Al(OH)3粉體，制成的產(chǎn)品可廣泛添加在各種防火涂料、聚合物材料之中。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) 分析

1、ATH的超微細(xì)化

ATH的超微細(xì)化增加了ATH的表面積，使粒子表面蒸氣壓降低，明顯增強(qiáng)阻燃效果，同時(shí)提高材料制品的力學(xué)性能和耐熱性能。美國(guó)一家公司已研制出平均粒徑小于0.2mm的超細(xì)ATH，這些超細(xì)ATH不僅能提高阻燃性能，而且使體系力學(xué)性能提高，應(yīng)用將十分廣泛。這些技術(shù)無疑是ATH發(fā)展的主流。在國(guó)內(nèi)，化工部合成材料 研究 院在這方面也作了很多工作。

2、高效的表面處理劑

開發(fā)高效的表面處理劑，ATH單獨(dú)使用時(shí)，添加量必須在60份以上(以100份純基體樹脂為基準(zhǔn))，但高填充量會(huì)影響塑料的加工性能和力學(xué)性能。若能開發(fā)高效廉價(jià)的偶聯(lián)劑，在ATH添加量很高時(shí)，也不影響其加工及力學(xué)性能，那將大大促進(jìn)ATH的應(yīng)用。因此，開發(fā)高效的偶聯(lián)劑，改善與高聚物的相容性是當(dāng)前 研究 的方向之一。

3、ATH其他阻燃增效劑的協(xié)同作用

少量阻燃增效劑可使ATH填充材料的性能有明顯改善，因此開發(fā)高效阻燃增效劑是ATH技術(shù)發(fā)展的又一重要發(fā)展方向。

4、ATH的纖維化

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