氧化铝阻燃剂的应用及阻燃机理

时间：2020-05-15

氧化铝阻燃剂的应用氧化铝作阻燃剂具有许多*特的优点，且来源丰富，价格低廉，应用范围广，品种多。但也具有和高分子聚合物相容性差、不对聚合物起增强作用、分解温度低(250℃就开始分解)、不适于加工**200℃的塑料制品的缺点，因此研究其粒度**细化、表面改性处理技术、协同复合技术、纳米技术正成为**研究者研究的热点问题。 1 氧化铝阻燃剂的阻燃机理氧化铝简称AHT，其阻燃机理是受热分解放出大量的水蒸气，其反应式为： 2Al(OH)3→Al2O3+3H2O 这是个强吸热反应，吸热量达到1967.2J/g，起到冷却聚合物的作用，反应产生的水蒸气可以稀释聚合可燃气体，抑制燃烧蔓延，新生成的氧化铝还具有较高的活性，能吸附烟尘颗粒，起到抑烟作用。另外，氧化铝还具有阻滴，促进炭化作用，能长期保留在聚合物中且能增加其抗电弧性。 1.1 氧化铝阻燃剂的冷却技术氧化铝阻燃剂中含有可生成水的氧根，氧化铝分解温度为200℃，它在从245-300℃范围内已基本上完成了脱水反应，释放出结晶水，吸收潜热，降低温度，即阻燃技术中的“冷却技术”，产生的大量水蒸汽能稀释可燃气体，同时每摩尔氧化铝结合了34.6mol的水，受热要吸收热量1.97kJ，也起了冷却作用。 1.2 促进不燃化合物生成氧化铝脱水后在可燃物表面生成耐火性能很好的均匀分布的金属氧化物，可与其它炭化物一起形成一道致密阻燃屏障，隔绝空气，降低燃烧速率，从而降低了分解产物的质量损失速率，防止火焰蔓延。 2 氧化铝阻燃剂的应用现状氧化铝是一种具有环境安全性和使用安全性的无毒、**的无机阻燃剂，其消耗量在所有的阻燃剂中稳居**，目前**ATH的消耗量约为220kt以上，占阻燃剂总耗量的50%，占无机阻燃剂总耗量的75%。据统计在1990年到1994年间，ATH用量的年平均增长速度达65%，**所有其他类型的阻燃剂，美国是应用阻燃剂数量较大的国家，已**过50多个生产厂家和100种阻燃剂产品，中国同先进国家比较差距较大，主要是产量低、品种少，作为无机阻燃剂，氧化铝在阻燃剂行业中的应用也仅仅是开始。由于缺乏**细化工品种，导致产品质量较差，科技含量较低，仅适用于建筑交通技术要求不高的领域，在对阻燃剂性能要求较高的电子工业、航空等高科技领域中的应用则较少，中国阻燃剂市场目前还处于需大于供的局面，是发展氧化铝作阻燃剂的大好时机，关键是开发研究性能高效的新产品。 2.1 氧化铝阻燃剂的制备方法 2.1.1 水热合成法活性与水接触，只要达到反应条件，则剧烈反应，较终产物为较细的灰白色粉末，其产物均为Al(OH)3和AlO(OH)，用此法可以制备出平均粒径为80nm以下的粉末。 2.1.2 碳分法用气体通入溶液，使其析出氧化铝。采用此法可制备出**细拟薄水铝石和活性氧化铝。 2.1.3 液相共沉淀法采用氧化铝和氨水变速滴加混合物法，可得到颗粒尺寸小于5nm的氧化铝沉淀，而且在该反应液中加入一定量表面活性剂，还可合成出粒径细小，尺寸分布范围窄的纳米产品。先用阴离子十六-三-甲磺酸铵与阴离子十二磺酸表面活性剂混合可得到一系列微泡，加入溶液后，氯化立即被上述微泡包裹形成微胶囊化，在胶囊中铝离子渐渐被离子所取代，同时也加入，氧根通过囊泡渗入胶囊内，立即与铝离子反应生成氧化铝，可生成约80nm的产品。用溶液为原料，在草酸溶液中进行中和稀释，可制得200-300nm的氧化铝，而使用聚基烷酮为表面活性剂加入反应液中时，可制得80-300nm的产品，但使用为表面活性剂加入时，却制得1.2-200nm的产品。 2.1.4 **重力反应沉淀法利用**重力反应沉淀法制得了粒度可控(15-30nm)，粒度分布窄的纳米Al(OH)3粉体，制成的产品可广泛添加在各种防火涂料、聚合物材料之中。 2.2 氧化铝的粒度**细化目前，国产氧化铝阻燃剂的质量参差不齐，差别在于对材料的物理机械性能影响上，而影响材料物理机械性能较根本的原因是氧化铝的粒径大小和粒度分布，粒度越细，材料的抗张强度和抗撕强度越好，氧化铝粒度的大小也直接影响阻燃剂的阻燃性能，氧化铝粒度与氧指数的关系如表1所示。表1 氧化铝粒度与氧指数的关系

Al(OH)3粒度/μm 氧指数/% Al(OH)3粒度/μm 氧指数/% 2 31 8 25 4 29 10 21 6 26

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词条说明
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