超細氫氧化鋁哪種好（超細氫氧化鋁表面改性全攻略）

2023-05-23 17:38:21

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超細氫氧化鋁粉體具有阻燃、消煙、填充等多重功能，能與磷等多種物質產生協同阻燃效應，是為電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業中重要的環保型阻燃劑。

氫氧化鋁為填充型無機阻燃劑，為達到較好的阻燃效果，填充量需40%（總量）以上，有的甚至高達60%，但高填充量不僅嚴重影響製品的機械性能，而且使擠出及加工性能變差。

因此，為使超細氫氧化鋁粉體能更廣泛地用於聚烯烴等阻燃材料中，必須要進行氫氧化鋁粉體表面改性，以改善其表面的物理化學特性，增強超細氫氧化鋁粉體與基質，即有機高聚物或樹脂等的相容性和在有機基質中的分散性，以提高材料的機械強度和綜合性能。

1、超細氫氧化鋁常用的表面改性劑

（1）矽烷偶聯劑

矽烷偶聯劑現有百餘種，其中γ-官能團矽烷偶聯劑最穩定，其用於熱塑性和熱固性中加填的氫氧化鋁改性處理，改善製品強度十分顯著。α-官能團矽烷偶聯劑穩定性介於β和γ之間，除增強制品的力學性能外，α-官能團矽烷偶聯劑還能使製品的電學性能和防潮性能得以改善，其處理的氫氧化鋁改性產品適合在電線電纜行業應用。

（2）鋯類偶聯劑

鋯類偶聯劑由含有鋁酸鋯的低相對分子質量無機聚合物在分子主鏈上絡合兩種有機配位基組成，一種配位基賦予偶聯劑良好的羥基穩定性，另一種配位基則賦予偶聯劑良好的有機反應性，其對氫氧化鋁超細氫氧化鋁粉體有較好的改性效果。

（3）高級脂肪酸及其鹽

在高級脂肪酸及其鹽的分子結構中，一端為長鏈烷基，另一端為可與氫氧化鋁表面官能團發生化學反應的羧基及其金屬鹽。用高級脂肪酸及其鹽處理超細氫氧化鋁粉體類似偶聯劑的作用，可改善超細氫氧化鋁粉體和聚合物分子的親和性，改善製品的力學性能和加工性能。

（4）不飽和有機酸

常見的不飽和有機酸是：丙烯酸、甲基丙烯酸、肉桂酸等。一般地說，酸性越強越容易形成離子鍵，故多選用：丙烯酸和甲基丙烯酸。

各種有機酸可以單獨使用，也可以混合使用，處理含鹼金屬離子的礦物超細氫氧化鋁粉體，效果較好。

（5）有機矽

高分子有機矽又稱矽油，是以矽氧鍵鏈（Si-O-Si）為骨架，矽原子上接有機集團的一類聚合物。常用的有含氫聚甲基矽氧烷、羥基封端聚二甲基矽氧烷等。

2、超細氫氧化鋁表面改性工藝

目前，比較常用的超細氫氧化鋁粉體的表面改性方式主要有幹法改性與溼法改性兩種。

（1）幹法改性

該工藝是將經需要改性超細氫氧化鋁粉體預熱至一定溫度後，將改性劑緩慢滴加到高速攪拌的氫氧化鋁粉體中，反應至一定時間後停機包裝。

幹法改性的優點是對設備要求低，操作簡單。缺點是工人勞動強度大，氫氧化鋁粉體包覆率低。

（2）溼法改性

溼法改性是在在超細氫氧化鋁粉體生產過程中，將合成的氫氧化鋁漿液經過過濾、洗滌後，濾餅打漿，在一定溫度的打漿後的漿液中加入改性劑，攪拌一段時間，過濾烘乾打散後包裝。

溼法改性的優點是工人勞動強度低，沒有粉塵汙染，生產效率高，氫氧化鋁粉體包覆率高，在20-30%，改性效果較高且穩定。較幹法改性而言，溼法改性流程長，對設備要求較高。由於溼法改性優點多，正在逐步取代幹法改性生產方式。

3、超細氫氧化鋁表面改性效果的評價方法

（1）吸油率測試

吸油率主要是測定一定量的Al（OH）3粉料剛剛達至飽和浸潤時所需要的蓖麻油量，用它來表徵一定量的Al（OH）3剛達到飽和浸潤所需的樹脂量。

檢測方法如下：將超細氫氧化鋁粉體稱取乾燥試樣約10g，置於燒杯內，用滴定管滴加蓖麻油，用玻璃棒輕輕調和，使蓖麻油與試樣浸潤均勻制團狀。計算出每100g氫氧化鋁所吸附的蓖麻油量，即為超細氫氧化鋁粉體的吸油率。

經過表面改性的氫氧化鋁粉體，吸油率會出現一定程度的變化。如用矽烷偶聯劑改性後的超細氫氧化鋁粉體，吸油率會下降10%左右。

（2）SEM測試

改性前後超細氫氧化鋁粉體的形貌檢測所採用電子顯微鏡設備進行掃描，通過電鏡可以發現改性後的粉體在基體內分散情況好於未改性產品。

（3）FTIR測試

採用傅立葉紅外光譜儀進行紅外光譜測定，分析產品表面的基團。例如採用甲基乙烯基矽烷溼法表面改性的氫氧化鋁粉體，通過紅外光譜可測定乙烯基–Vi與–Si含量。

（4）測定製品性能

將改性後與未改性的超細氫氧化鋁粉體所制製品進行線纜指標如氧指數、拉伸強度、斷裂伸長率等的測試。通過對比，可發現改性後，製品的阻燃性能、力學性能均有所改善。

（5）活化指數

活化指數是通過測定改性後漂浮在水面上方的氫氧化鋁量佔氫氧化鋁總量的百分數來評價表面改性效果的指標。由於超細氫氧化鋁粉體表面改性劑種類不同、處理方式不同，使改性後的粉體有些浮於水面，有些則會下沉。

如硬脂酸鈉、鈦酸酯溼法改性，疏水性矽烷幹法改性後的超細氫氧化鋁粉體，可以採用活化指數來評價改性效果；但是親水性矽烷幹法改性，矽烷溼法改性後的超細氫氧化鋁粉體，會在水中下沉，採用活化指數無法評價改性效果，準確的評價方式還是紅外光譜測試。

來源：劉騫,馬曉寧.超細氫氧化鋁粉體的改性研究[C]