氫氧化鋁的分解溫度較低,在與有機(jī)高分子材料混煉加工時易受熱分解產(chǎn)生氣泡,影響制品的機(jī)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(jī)高分子材料間的加工性能,提高氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性,目前已研究開發(fā)出了許多方法,如水熱轉(zhuǎn)相、偶聯(lián)劑改性、表面部分脫水、表面包覆改性以及高純化和超細(xì)化等。
水熱轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)橐凰涗X石可大幅度提高氧化鋁水合物的熱穩(wěn)定性。將制備的超細(xì)氫氧化鋁在水熱環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)改性,改性后物質(zhì)的初始熱分解溫度可達(dá)340℃。但水熱反應(yīng)對設(shè)備要求高,一水軟鋁石分解吸熱值遠(yuǎn)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(lián)劑改性
可采用硅烷或鈦酸酯偶聯(lián)劑對氫氧化鋁進(jìn)行表面改性,當(dāng)偶聯(lián)劑的用量較高時,可以提高氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性。但偶聯(lián)劑價格昂貴,工藝生產(chǎn)成本高,且改性后產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性增加不顯著。
表面部分脫水
將氫氧化鋁進(jìn)行加熱處理,使氫氧化鋁表面受熱后脫除部分結(jié)合水,熱處理后可以使部分氧化鋁水合物由三水鋁石型轉(zhuǎn)變?yōu)椴肥徒Y(jié)構(gòu),從而提高氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性。該方法雖然可以提高氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性,但生產(chǎn)過程中脫水程度不易控制,氫氧化鋁脫除部分結(jié)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(jìn)行包覆改性處理,使其表面覆蓋一層或多層熱穩(wěn)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(yōu)良、極具發(fā)展前景的環(huán)境友好型無機(jī)阻燃劑,將兩者復(fù)合可以彌補(bǔ)氫氧化鋁分解溫度較低而導(dǎo)致材料加工性能不佳的缺陷,并可使復(fù)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(nèi)抑制高分子材料的燃燒。
高純化和超細(xì)化
氫氧化鋁的超微細(xì)化是指通過增加氫氧化鋁的表面積來增強(qiáng)阻燃效果,同時提高材料制品的力學(xué)和耐熱性能,高純化是通過降低粉體中氧化鈉等雜質(zhì)的含量來提高阻燃劑的熱穩(wěn)定性。超細(xì)化及高純化雖然可以有效提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性,但利用鋁酸鈉溶液分解工藝生產(chǎn)低鈉超細(xì)氫氧化鋁難度大,工藝復(fù)雜,會大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
氫氧化鋁阻燃劑不僅能阻燃,還可防止發(fā)煙、產(chǎn)生滴下物和有毒氣體等,應(yīng)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(yīng)用,使用量也在逐年增加。
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