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氫氧化鋁(ATH)是目前用量最大和應(yīng)用最廣的無機阻燃添加劑，作為阻燃劑不僅能阻燃，而且可以防止發(fā)煙、不產(chǎn)生滴下物、不產(chǎn)生有毒氣體，因此，獲得較廣泛的應(yīng)用。

Q：氫氧化鋁有哪些阻燃應(yīng)用？

 

ATH的用途極其廣泛，它不僅用于阻燃，也用于消煙和減少材料的腐蝕性氣體的生成量；不僅可單獨使用，也常與其它阻燃劑并用。對于加工溫度低于ATH分解溫度（190～230 ℃）的聚合物來說，ATH是一種優(yōu)良的阻燃材料，可用于彈性體、熱固性樹脂及熱塑性塑料，生產(chǎn)阻燃地毯的苯乙烯－丁二烯膠乳，阻燃絕緣橡膠電纜、保溫泡沫塑料、傳送皮帶、屋頂天棚及軟管，盥洗室器具、裝飾墻體、各種套罩、汽車防護罩、坐具、卡車零部件等，以及電子元件包括絕緣體及線路板，建筑施工用具等。納米氫氧化鋁還能應(yīng)用于工程塑料（航空材料、軍用艦艇等）中。  

目前，ATH常用作填料型阻燃劑，用于阻燃EVA、LDPE、LLDPE電纜料（包覆層及絕緣層），也用于阻燃PP和很多熱固性高聚物（如不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂等）。在ATH在添加量40%時，可顯著減緩PE、PP、PVC及ABS（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物）等的熱分解溫度，具有良好的阻燃及抑煙效果。添加50%氫氧化鋁的聚烯烴，在日本主要用于食品包裝材料，添加60%氫氧化鋁的阻燃聚烯烴可用作建筑材料及汽車、船舶的內(nèi)部裝飾材料。  

接下來，我們來詳細(xì)聊一聊幾個較為常見的應(yīng)用。

（一） 在硬聚氯乙烯塑料中應(yīng)用

隨著建材工業(yè)的發(fā)展，硬聚氯乙烯(PVC)塑料制品(線槽、管材、門窗等異型材)得到了廣泛的應(yīng)用，成為國民經(jīng)濟和日常生活中必不可少的一種材料。但是，它燃燒時會產(chǎn)生大量煙霧，分解有毒和腐蝕性氣體，令人窒息，是火災(zāi)時人員死亡的主要原因。把ATH應(yīng)用于PVC后有效的克服了上述缺點。 

超微細(xì)水合氧化鋁能提高PVC塑料的氧指數(shù)，經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理過的ATH還能顯著降低塑料的煙密度，而且材料的機械性能影響很小，在用量20～30份范圍內(nèi)，是一種優(yōu)良的阻燃、消煙劑，具有廣泛應(yīng)用前景。  

（二） 在聚丙烯中應(yīng)用  

ATH在聚丙烯(PP)中具有明顯的阻燃和消煙作用，隨著ATH用量的增加，其氧指數(shù)呈直線上升，而燃燒速度和發(fā)煙量明顯下降。  ATH粒徑愈小阻燃性愈好，對機械性能的不良作用愈小。  采用有效的活化劑對ATH進行表面處理是ATH在聚丙烯中應(yīng)用的不可缺少的一環(huán)。經(jīng)活化處理的ATH對PP的阻燃性和機械性能的影響明顯小于未經(jīng)活化處理的ATH。ATH可和磷系、鹵系阻燃劑并用，提高阻燃性能。  

（三） 在對苯二甲酸丁二醇酯中應(yīng)用  

對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料是一種新型民用及工業(yè)用材料，主要應(yīng)用于電子、電氣、機械、汽車等領(lǐng)域。  采用納米ATH作為阻燃劑應(yīng)用于PBT樹脂中。  隨納米ATH用量的增加，PBT復(fù)合體系的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率先增加后降低，即納米ATH添加量較少時對復(fù)合體系具有增韌增強的作用。對于PBT體系,納米ATH具有抑制聚合物分解，促進成炭的作用，有較好的阻燃作用。為了更好地發(fā)揮納米ATH的阻燃作用，最好選用合適的協(xié)效劑，以抑制其分解產(chǎn)物的負(fù)面效應(yīng)。  

（四） 在聚乙烯中應(yīng)用  

聚乙烯(PE)是一種質(zhì)輕無毒、具有優(yōu)良電絕緣性能和耐化學(xué)腐蝕的熱塑性材料，應(yīng)用面廣。但由于PE樹脂呈非極性，與添加量大的無機阻燃劑ATH的相容性較差，簡單共混雖可以提高某一方面的性能，但體系力學(xué)性能下降太多，不能滿足實際應(yīng)用的需要。針對上述的不足，可對ATH進行一些改性處理。如 

(1)添加阻燃增效劑。這種方法可以提高阻燃能力，減少阻燃劑的用量，能有效抑制材料燃燒時的滴落現(xiàn)象，而且其和ATH有協(xié)同效應(yīng)，起到改善材料力學(xué)性能的作用。阻燃增效劑有：有機硅化合物、紅磷及磷化合物、硼酸鋅、金屬氧化物等。  

(2)改善ATH阻燃劑與樹脂基體的相容性。方法是用偶聯(lián)劑或表面活性劑等對無機顆粒進行處理或?qū)w樹脂進行接枝處理。 

（五） 作為造紙?zhí)盍蠎?yīng)用  

ATH作為特種無機填料，在歐美等造紙工業(yè)發(fā)達國家早已被廣泛用于特種紙及高品質(zhì)涂布加工紙張中，如裝飾原紙、墻紙原紙、高級食品包裝用紙、煙草用紙、彩噴紙等產(chǎn)品中，ATH的加入可以提高紙張的平滑度、光澤度、亮度等指標(biāo)，改善紙張的印刷性能，并降低生產(chǎn)成本，效果明顯。同時，ATH作為一種新型的環(huán)保型阻燃填料，在賦予紙張優(yōu)異的阻燃性能的同時，不會產(chǎn)生新的有毒物質(zhì)，不影響印刷性能等質(zhì)量指標(biāo)，使用方便，是名副其實的環(huán)保型紙用阻燃劑。我國現(xiàn)已成功引進了德國公司生產(chǎn)的ATH系列產(chǎn)品，并己推廣應(yīng)用于裝飾原紙、彩噴紙、高品質(zhì)涂布紙等紙種中。  

（六） 在防火涂料中應(yīng)用  

ATH用于防火涂料中也主要起阻燃和消煙作用，在受火甚至在持續(xù)的火焰作用下，不會分解成為氣體化合物而燒失，它的穩(wěn)定性高，可以起到經(jīng)久耐燃的作用，從而使防火涂料具有高效隔熱防火性能。氫氧化鋁雖然價廉、易得，并能起到減少毒氣和煙霧的作用，但同有機類阻燃劑相比，要達到同樣阻燃效果，需要添加的量較大，這樣往往會影響涂料的其它物理力學(xué)性能。因此用它作阻燃劑時，一般不單獨使用，多與其它類型阻燃劑配合使用。氫氧化鋁白度高、粒徑較細(xì)、折射率較低，經(jīng)表面處理可由親水性變成親油性，增強與樹脂的親和力，亦可作為防火涂料的體質(zhì)顏料使用，這樣就能得到價格便宜、性能較好的防火涂料。  

（七） 在阻燃氯丁護套中應(yīng)用  

電線電纜等包裹阻燃氯丁護套，應(yīng)用十分廣泛。將ATH應(yīng)用于阻燃氯丁膠中，物理機械性能、阻燃性能、工藝性能良好。而且該ATH體系的成本與使用以往的十溴聯(lián)苯醚等阻燃劑的體系相比較，材料成本有明顯降低，電纜燃燒時的毒性大幅度下降，該項目的實施具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。當(dāng)今世界環(huán)保要求越來越高，環(huán)保型阻燃劑的開發(fā)和使用受到各國重視，氫氧化鋁阻燃劑就是其中之一。

 

Q：ATH工業(yè)生產(chǎn)有哪些方法？

1、拜耳法。用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣（赤泥）分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經(jīng)長時間攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁。 

2、堿石灰燒結(jié)法。適用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)成由鋁酸鈉、鐵酸鈉、原硅酸鈣和鈦酸鈉組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時鐵酸鈉水解得到的NaOH也進入溶液。如果溶出條件控制適當(dāng)，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，而與鈦酸鈣等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)過專門的脫硅過程，形成水合鋁硅酸鈉（稱為鈉硅渣）或水化石榴石，而使溶液提純。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁。   

3、拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法

4、碳酸氫銨法。在硫酸鋁溶液中，在攪拌下添加純堿溶液，生成沉淀經(jīng)洗滌、過濾、低溫干燥后，經(jīng)粉碎制得成品。 

Q：ATH的優(yōu)劣與未來

氫氧化鋁阻燃劑以價廉、無毒、無鹵、抑煙、不揮發(fā)、不被水影響、燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體和腐蝕性氣體等優(yōu)點而受到人們的青睞。有關(guān)的研究、開發(fā)、生產(chǎn)活動十分活躍，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，需求量不斷增加，但氫氧化鋁阻燃劑也存在一些不足之處，如在樹脂中的添加量大，因而對加工工藝及最后產(chǎn)品的性能有較嚴(yán)重的影響等，未來改進氫氧化鋁阻燃劑性能的研究將集中于下述幾個方面：  

（1） ATH的超細(xì)化，增加表面積，增強阻燃效果，降低阻燃劑的用量，同時提高材料的力學(xué)性能和耐熱性能。  

（2） 開發(fā)高效表面處理劑，增強與有機高分材料相容性，提高阻燃性能，減小對材料物理機械性能的影響。  

（3） 研究開發(fā)高性能的阻燃協(xié)效劑，改善ATH填充體系的性能，如提高阻燃性、抑制滴落、改善機械性能等。

內(nèi)容轉(zhuǎn)自：氫氧化鋁阻燃劑

整理編輯：塑道學(xué)苑 

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