高白填料氧化鋁阻燃劑的阻燃優(yōu)勢(shì)及阻燃機(jī)理

時(shí)間：2021-12-09作者：淄博東煜圣化工有限公司瀏覽：269

近年，高分子材料被廣泛用于日常生活中，但由于其易燃、發(fā)煙大等特性，較易成為火災(zāi)的直接活化劑，因?yàn)閷?duì)高分子材料進(jìn)行阻燃處理是必須的。

阻燃劑可分為**與無(wú)機(jī)兩類(lèi)，而在無(wú)機(jī)類(lèi)阻燃劑中，氧化鋁由于具有阻燃、消煙、填充3大功能，在化學(xué)上是惰性的、無(wú)毒、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，因此在國(guó)內(nèi)外均被譽(yù)為“**阻燃劑”。
一、氧化鋁阻燃劑的優(yōu)勢(shì)

雖說(shuō)**阻燃劑中的溴系阻燃劑具有阻燃效率高、添加量少、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但為了順應(yīng)阻燃劑市場(chǎng)高阻燃、低煙霧、無(wú)害化的發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)機(jī)阻燃劑的開(kāi)發(fā)和利用逐漸得到了更多的助力的支持。

**細(xì)氧化鋁常溫下物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生二次污染，白度高，具有優(yōu)良的色度指標(biāo)。且納米氧化鋁不僅可提高阻燃聚合物的有限氧指數(shù)，增加阻燃性能，且有助于改善聚合物制品的表面光潔度和力學(xué)、電學(xué)性能，增強(qiáng)其抗漏電、耐電弧和耐磨損能力。另外，氧化鋁與其它阻燃劑的復(fù)合使用效果十分理想，是一種具有廣闊前景的無(wú)機(jī)阻燃劑。

二、氧化鋁的阻燃機(jī)理

國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上作為阻燃劑用的氧化鋁，主要是α-三水合氧化鋁(ATH)，常用α-Al2O3?3H2O表示。氧化鋁受熱至200～220℃左右時(shí)開(kāi)始吸熱分解，放出3個(gè)結(jié)晶水。

2Al(OH)3→Al2O3+ 3H2O

分解時(shí)Al(OH)3吸熱達(dá)1967.2 kJ/kg，吸收這樣大的熱量是其具有阻燃作用的較主要原因。

氧化鋁

其阻燃機(jī)理大致可以歸納如下：

（1）吸熱作用。在200～350℃脫水吸熱，抑制聚合物的溫升；

（2）稀釋作用。Al(OH)3填充，使可燃性高聚物的濃度下降。Al(OH)3脫水放出的水汽稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，可阻止燃燒；

（3）覆蓋作用。Al(OH)3脫水后在可燃物表面生成Al2O3保護(hù)膜，隔絕氧氣，可阻止繼續(xù)燃燒；

（4）碳化作用。阻燃劑在燃燒條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈脫水性物質(zhì)，使塑料碳化而不易產(chǎn)生可燃性揮發(fā)物，從而阻止火焰蔓延。

三、氧化鋁的制備方法

制備氧化鋁阻燃劑的方法有水熱合成法、碳分法、液相共沉淀法、**重力反應(yīng)沉淀法等。

1.水熱合成法

活性與水接觸，只要達(dá)到反應(yīng)條件，則劇烈反應(yīng)，較終產(chǎn)物為較細(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.碳分法

用氣體通入溶液，使其析出氧化鋁。采用此法可制備出**細(xì)擬薄水鋁石和活性氧化鋁。

3.液相共沉淀法

采用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Al(OH)3沉淀，而且在該反應(yīng)液中加入一定量表面活性劑，還可合成出粒徑細(xì)小，尺寸分布范圍窄的納米產(chǎn)品。

4.**重力反應(yīng)沉淀法

利用**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lA(OH)3粉體，制成的產(chǎn)品可廣泛添加在各種*涂料、聚合物材料之中。

四、氧化鋁的改性研究

氧化鋁作為無(wú)機(jī)阻燃劑，雖然有無(wú)毒、不揮發(fā)、**、燃燒時(shí)**次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是其添加量必須在50%以上時(shí)才能充分顯示阻燃效果。這么高的填充量勢(shì)必影響高聚物與無(wú)機(jī)填料的相容性和力學(xué)性能，為此需要對(duì)氧化鋁進(jìn)行表面處理及與其他阻燃劑混合使用組成實(shí)用的阻燃體系，減少其用量，提高阻燃效果，以下便是部分改性方法。

1 表面改性

無(wú)機(jī)阻燃劑具有較強(qiáng)的極性及親水性，同非極性聚合物材料間相容性差，界面難以形成良好的結(jié)合。為了改善ATH與聚合物間的粘結(jié)力和界面親和性，采用偶聯(lián)劑對(duì)ATH阻燃劑進(jìn)行表面處理是較為行之有效的方法之一。

ATH常用的偶聯(lián)劑是和鈦酸酯類(lèi)。經(jīng)處理后的ATH阻燃效果好，能夠有效提高聚酯的彎曲強(qiáng)度和的拉伸強(qiáng)度；經(jīng)基處理的ATH，可用于提高交-共聚物的阻燃性、耐熱性、抗?jié)裥浴?

改性氧化體

2 與無(wú)機(jī)阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)

少量的阻燃增效劑可以顯著改善ATH填充體系的性能，如提高阻燃性、抑制滴落、改善力學(xué)性能。與ATH起協(xié)同作用的無(wú)機(jī)阻燃劑范圍很廣泛，主要有以下3種類(lèi)型。

①金屬氧化物。ATH可與諸多金屬氧化物產(chǎn)生協(xié)同作用，曾有文獻(xiàn)報(bào)道ATH能與Ni、Zn、Mn、Zr、Sb、Fe、Ti的氧化物并用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。其中，F(xiàn)e、Sb的氧化物對(duì)提高阻燃效率和分散性作用較為**。

②硼化物。ATH能與銨、硼砂、偏鋇等起協(xié)同作用，效果良好且應(yīng)用廣泛的鋅[Zn3(BO3)2?3H2O]可以促進(jìn)材料燃燒時(shí)碳化和具有抑煙作用。

③堿土金屬氧化物。堿土金屬氧化物主要指Mg(OH)2。ATH的分解溫度為200℃，Mg(OH)2的分解溫度為430℃，將兩者并用可以彌補(bǔ)ATH因其分解溫度較低而導(dǎo)致材料阻燃性能下降的缺陷，并且可以使復(fù)合阻燃劑在材料氧化分解過(guò)程中一直具有較好的阻燃效果。

3 與含磷阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)

含磷阻燃劑包括:**磷阻燃劑(如酯、酯、含鹵酯等)和無(wú)機(jī)磷阻燃劑(如鹽、等)等，它們對(duì)ATH都有較好的協(xié)同效應(yīng)，尤其是無(wú)機(jī)磷阻燃劑與ATH的協(xié)同效應(yīng)較為明顯。

4 與多種阻燃劑復(fù)配

ATH與單種阻燃劑發(fā)生增效作用是有限的，因而常常是把多種阻燃劑復(fù)配在一起，使它們相互增效，取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到降低阻燃劑的用量，提高材料阻燃性能、加工性能和力學(xué)性能的目的。

Iinuma等研究了ATH、Mg(OH)2、三者復(fù)配體系。增效情況表明，Mg(OH)2、不但能使ATH阻燃體系在較寬的溫度范圍內(nèi)起作用，而且也使ATH的用量減少，體系的阻燃性能提高，力學(xué)性能也得到了改善。

五、氧化鋁阻燃劑的應(yīng)用

1.不飽和聚酯

在用不飽和聚酯澆注制作各種高壓或低壓電器開(kāi)關(guān)時(shí)，添加氧化鋁可使制品具有阻燃性、消煙性以及抗電弧性。由于高白氧化鋁的白度達(dá)93%以上，有一定的結(jié)晶形態(tài)，并具有與聚酯樹(shù)脂相近的折光系數(shù)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外常用聚酯樹(shù)脂加氧化鋁制成新型裝飾材料——“人造瑪瑙”。



人造瑪瑙

2.

在中，氧化鋁有顯著提高氧指數(shù)的作用，如在100份中添加80份氧化鋁，氧指數(shù)可從原來(lái)的20.0提高到27.5，這樣的可用于密封材料、澆鑄件、玻璃纖維片等。經(jīng)氧化鋁填充的在制作變壓器、絕緣器材、開(kāi)關(guān)裝置等方面也有很大的發(fā)展前途。

3.熱塑性塑料

使用氧化鋁作為阻燃劑的熱塑性塑料中較常見(jiàn)的是聚氯。氧化鋁可以取代碳酸鈣非常容易地?fù)胶偷皆鏊艿木勐戎?。為了達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的阻燃性，一是氧化鋁和酯類(lèi)增塑劑并用，另一種方法是將氧化鋁和鋅并用，這些配方已用于PVC的電線、電纜料中。

此外，在聚和聚等可燃性聚烯烴塑料制品中加入高填充量的氧化鋁，不但阻燃，而且通過(guò)近年來(lái)新的表面處理技術(shù)，可使高填充量的聚烯烴通過(guò)復(fù)合反應(yīng)較易進(jìn)行模鑄加工，改善了產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度和抗沖擊性能，使其廣泛應(yīng)用在電氣導(dǎo)管和設(shè)備外套方面。


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 高白填料氧化鋁阻燃劑的阻燃優(yōu)勢(shì)及阻燃機(jī)理

  近年，高分子材料被廣泛用于日常生活中，但由于其易燃、發(fā)煙大等特性，較易成為火災(zāi)的直接活化劑，因?yàn)閷?duì)高分子材料進(jìn)行阻燃處理是必須的。 阻燃劑可分為**與無(wú)機(jī)兩類(lèi)，而在無(wú)機(jī)類(lèi)阻燃劑中，氧化鋁由于具有阻燃、消煙、填充3大功能，在化學(xué)上是惰性的、無(wú)毒、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，因此在國(guó)內(nèi)外均被譽(yù)為“**阻燃劑”。 一、氧化鋁阻燃劑的優(yōu)勢(shì) 雖說(shuō)**阻燃劑中的溴系阻燃劑具有阻燃效率高、添加量少、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)

• 氧化鋁阻燃劑 的適用行業(yè)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

  氧化鋁作為無(wú)機(jī)阻燃劑，雖然有無(wú)毒、不揮發(fā)、**、阻燃、消耗、填充和在燃燒時(shí)無(wú)2次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是其添加量必須在50%以上時(shí)，才能充分顯示阻燃效果。例如阻燃電纜時(shí)，氧化鋁的填充量達(dá)到120%-200%，這么高的填充量勢(shì)必影響高聚物與無(wú)機(jī)填料的相容性和力學(xué)性能，因?yàn)檠趸X作為無(wú)機(jī)填料和**高聚物在物理形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)上較不相同，兩者親和性差，如果直接填充，會(huì)造成分散不均，而且粒徑較大者還會(huì)成為復(fù)合