2 氫氧化鋁阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

    氫氧化鋁是一種具有環(huán)境性和使用性的無毒、無公害的無機(jī)阻燃劑，其消耗量在所有的阻燃劑中穩(wěn)居，目前ATH的消耗量約為220kt以上，占阻燃劑總耗量的50%，占無機(jī)阻燃劑總耗量的75%。據(jù)統(tǒng)計在1990年到1994年間，ATH用量的年平均增長速度達(dá)65%，高于所有其他類型的阻燃劑，美國是應(yīng)用阻燃劑數(shù)量大的國家，已超過50多個生產(chǎn)廠家和100種阻燃劑產(chǎn)品，中國同國家比較差距較大，主要是產(chǎn)量低、品種少，作為無機(jī)阻燃劑，氫氧化鋁在阻燃劑行業(yè)中的應(yīng)用也僅僅是開始。由于缺乏超細(xì)化工品種，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較差，科技含量較低，僅適用于建筑交通技術(shù)要求不高的領(lǐng)域，在對阻燃劑性能要求較高的電子工業(yè)、航空等高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用則較少，中國阻燃劑市場目前還處于需大于供的局面，是發(fā)展氫氧化鋁作阻燃劑的大好時機(jī)，關(guān)鍵是開發(fā)研究性能的新產(chǎn)品。

    2.1 氫氧化鋁阻燃劑的制備方法

    2.1.1 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)，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。

    2.1.2 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。

    2.1.3 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，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，卻制得1.2-200nm的產(chǎn)品。

    2.1.4 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)品可廣泛添加在防火涂料、聚合物材料之中。

    2.2 氫氧化鋁的粒度超細(xì)化

    目前，國產(chǎn)氫氧化鋁阻燃劑的質(zhì)量參差不齊，差別在于對材料的物理機(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)系如表1所示。

    表1  氫氧化鋁粒度與氧指數(shù)的關(guān)系

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    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，氧指數(shù)為28%，若平均粒徑小于1μm時，氧指數(shù)高達(dá)33%，氧指數(shù)在26以上時屬難燃材料，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、密度和終產(chǎn)品的使用性能，還應(yīng)注意顆粒的級配和控制顆粒的形狀，使其在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)了國際阻燃劑市場，著重發(fā)展低煙霧、低毒性、能的發(fā)展趨勢，納米氫氧化鋁阻燃劑在國內(nèi)尚屬產(chǎn)品。雖然公延明等人通過超重機(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。