氫氧化鋁的分解溫度較低,在與有機高分子材料混煉加工時易受熱分解產生氣泡,影響制品的機械性能和外觀,作為阻燃劑時通常只適用于加工溫度較低的材料,因此限制了氫氧化鋁的使用范圍。
為了改善氫氧化鋁阻燃劑與有機高分子材料間的加工性能,提高氫氧化鋁的熱穩定性,目前已研究開發出了許多方法,如水熱轉相、偶聯劑改性、表面部分脫水、表面包覆改性以及高純化和超細化等。
水熱轉相
與三水鋁石型氫氧化鋁相比,一水軟鋁石具有較高的分解溫度,通過水熱處理使氫氧化鋁轉變為一水軟鋁石可大幅度提高氧化鋁水合物的熱穩定性。將制備的超細氫氧化鋁在水熱環境下進行化學改性,改性后物質的初始熱分解溫度可達340℃。但水熱反應對設備要求高,一水軟鋁石分解吸熱值遠小于三水鋁石分解吸熱值,從而降低了氫氧化鋁的阻燃性能。
偶聯劑改性
可采用硅烷或鈦酸酯偶聯劑對氫氧化鋁進行表面改性,當偶聯劑的用量較高時,可以提高氫氧化鋁的熱穩定性。但偶聯劑價格昂貴,工藝生產成本高,且改性后產品的熱穩定性增加不顯著。
表面部分脫水
將氫氧化鋁進行加熱處理,使氫氧化鋁表面受熱后脫除部分結合水,熱處理后可以使部分氧化鋁水合物由三水鋁石型轉變為勃姆石型結構,從而提高氫氧化鋁的熱穩定性。該方法雖然可以提高氫氧化鋁的熱穩定性,但生產過程中脫水程度不易控制,氫氧化鋁脫除部分結晶水后阻燃性能也有所下降,吸油率會升高。
表面包覆改性
對氫氧化鋁表面進行包覆改性處理,使其表面覆蓋一層或多層熱穩定性較好的化合物,可有效提高氫氧化鋁的初始熱分解溫度。氫氧化鎂是一種性能優良、極具發展前景的環境友好型無機阻燃劑,將兩者復合可以彌補氫氧化鋁分解溫度較低而導致材料加工性能不佳的缺陷,并可使復合阻燃劑在材料氧化分解過程中一直保持較好的阻燃效果。氫氧化鎂包覆氫氧化鋁后,可在較寬的溫度范圍內抑制高分子材料的燃燒。
高純化和超細化
氫氧化鋁的超微細化是指通過增加氫氧化鋁的表面積來增強阻燃效果,同時提高材料制品的力學和耐熱性能,高純化是通過降低粉體中氧化鈉等雜質的含量來提高阻燃劑的熱穩定性。超細化及高純化雖然可以有效提高產品的熱穩定性,但利用鋁酸鈉溶液分解工藝生產低鈉超細氫氧化鋁難度大,工藝復雜,會大大提高產品的生產成本。
氫氧化鋁阻燃劑不僅能阻燃,還可防止發煙、產生滴下物和有毒氣體等,應用于塑料可以提高材料的抗紫外線能力、介電性能和耐電弧性等特性。因此,氫氧化鋁獲得了較廣泛的應用,使用量也在逐年增加。
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