氫氧化鋁作為阻燃劑為什么要表面改性

　　氫氧化鋁是一種

　　重要的阻燃劑

　　隨著科技的進步和發展，有機高分子材料如，合成纖維、塑料、合成橡膠等材料具有許多金屬和無機材料不可替代的優勢。但這些高分子材料普遍都具有易燃的缺點，燃燒時會伴有大量的熱和有毒或腐蝕性氣體產生，不利于人身安全并且污染環境，因此，提高有機高分子材料的阻燃性已成為全球研究的重點，于此同時，人們對有機高分子材料提出了更高的要求，綠色、無毒、無煙、無腐蝕的高分子材料已成為目前各國研究者的熱點問題。

　　因具有優異的阻燃、填充、抑煙三大功能，且無毒性和無腐蝕性，可以與其它阻燃劑產生協同阻燃效應等特點，氫氧化鋁已成為最主要的無機阻燃劑，被應用到各種材料，各種領域。

　　為什么要進行

　　表面改性

　　氫氧化鋁作為阻燃劑，其添加量往往是復合材料總量的一半以上才能有明顯的阻燃效果，而且它是一種無機材料，與有機高聚物在物理和化學形態上有很大的不同，二者的親和性很差，將氫氧化鋁直接填充，粒徑不均勻會形成應力集合點，造成復合材料界面缺陷的問題，當添加量較大時會影響復合材料的力學性能。因此，納米化、超細化氫氧化鋁的粒度是解決此問題的有效途徑，可改善其在高聚物中添加量過大的問題。

　　但同時它又是一種極性無機材料，具有疏水親油的特性，與有機高聚物的相容性較差，超細化后其粒度較小，表面能較高，容易產生粒子團聚的現象，影響其在復合材料中的分散性。為此，可采用表面活性劑處理或偶聯劑改性等方式對其進行表面改性處理，以獲得的有機高聚物復合材料兼具阻燃性能好和力學性能優的特點。

　　改性機理

　　氫氧化鋁的表面改性是指在其表面吸附或者包覆另外一種或者多種物質，形成具有核-殼結構的復合體。其表面改性主要表現為有機改性，改性方式可分為兩類，其中物理法是指使用表面活性劑如高級脂肪酸、醇、胺、酯等表面包覆處理，以增加顆粒間距，阻礙顆粒間的團聚，同時提高氫氧化鋁與有機高分子之間的親和力，增加阻燃性能，改善加工工藝，并進一步提高有機高聚物的抗沖擊能力。化學法則是指利用偶聯劑對氫氧化鋁進行表面改性，通過其分子的基團與改性粉體表面發生反應形成化學鍵，而達到改性的效果，由于偶聯劑分子對有機物具有親和性，可以與有機高分子發生反應，使其與有機高聚物緊密結合在一起，進而改善復合材料的性能。

　　怎樣進行表面

　　改性

　　01表面改性劑

　　（1）表面活性劑

　　常見的此種改性劑有：十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鈉及硅油等。其改性機理是其分子一端的極性基團與無機材料發生化學反應或者物理吸附，包覆在其表面，而分子的另一端是長鏈烷基因與聚合物具有相似的結構而有極強的相容性。

　　（2）偶聯劑

　　偶聯劑的改性機理是其分子中的一部分官能團與超細無機材料以化學的方式相結合。另外部分碳鏈以物理或化學的方式與高分子材料結合，而使無機材料與有機高分子材料緊密連接起來，常見的偶聯劑有如下幾種：

　　硅烷偶聯劑可用通式Y-R-Si-X3來表示，式中，X是可進行水解反應并且生成硅羥基（-OH）的基團，Y是可與有機聚合物反應的基團，R為碳鍵，且可把Y與Si連接起來。其改性機理是形成微膠囊把氫氧化鋁包覆起來，可適用于極性較小的聚烯烴基質。

　　鈦酸酯偶聯劑可分為四類分別是：單烷氧基型、螯合型、焦磷型和配位型，可用通式(RO)MTi-(OX-R1-Y)N來表示，其中(RO)M代表與無機填料和顏料偶聯的基團，1≤M≤4；N為非水解基團數，M+N≤6；X代表聯結鈦中心的基團，一般為N、S、C、P等元素；R1為長鏈烷烴基；Y為氨基、羥基、雙鏈和環氧基等反應基團。

　　鋁酸酯偶聯劑，一種可用通式為(RO)X-AL(-Dn)-(OCOR1)m來表示的新型偶聯劑，式中，RO表示與無機粉體作用的基團；Dn表示配位基團，如O、N等；COR1為與有機高聚物作用的基團。

　　硬脂酸，其結構式可表示為CH3(CH2)16COOH，其分子的兩端分別是烴基和長鏈烷基。因其使用方便，資本較低的特點被廣泛使用。

　　02改性方法

　　目前，主要以干法改性和濕法改性的方式對其進行表面改性。干法改性其特點是將粉體原料和改性劑或分散劑放入特定設備，調節合適的轉速進行攪拌混合，而使改性劑包覆于氫氧化鋁粉體表面的方法，此方法適合大批量生產。濕法改性是指將改性劑加入提前配好的具有一定液固比的氫氧化鋁漿料中，在一定溫度下充分攪拌分散進行改性的方法。此方法的特點是操作復雜，但表面包覆均勻，改性效果較好。

　　參考來源：

　　智艷.超細氫氧化鋁制備及其表面改性的研究

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