一、什么是阻燃劑

阻燃劑是一種用于改善可燃、易燃材料燃燒性能的特殊助劑，它可以使材料具有難燃性、自熄性、和消煙性，并可有效提高材料的安全使用性能。

阻燃劑一般可分為有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑兩類(lèi)。有機(jī)阻燃劑阻燃效果突出，適用范圍廣，一直受到廣泛的應(yīng)用。但它的缺點(diǎn)同樣突出，具有腐蝕性，燃燒時(shí)產(chǎn)生煙霧，同時(shí)伴有毒氣產(chǎn)生。

而無(wú)機(jī)阻燃劑具有熱穩(wěn)定性相對(duì)較好，不產(chǎn)生腐蝕性氣體及毒氣，對(duì)環(huán)境的影響較小。相比于有機(jī)阻燃劑，無(wú)機(jī)阻燃劑更加符合環(huán)保和消防安全的要求，無(wú)機(jī)阻燃劑也是近年來(lái)大家研究的重點(diǎn)，市場(chǎng)潛力巨大。

無(wú)機(jī)阻燃劑有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鎂、三氧化二銻、四硼酸鈉等，其中氫氧化鋁是應(yīng)用最為廣泛的無(wú)機(jī)阻燃劑，它具有阻燃、消煙、填充的功能，尤其是經(jīng)過(guò)表面改性的超細(xì)氫氧化鋁，還可以提高材料的力學(xué)性能。

表1：幾種阻燃劑阻燃效果比較

二、氫氧化鋁阻燃劑的優(yōu)勢(shì)

雖說(shuō)有機(jī)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。

超細(xì)氫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)。且納米氫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，氫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。

三、氫氧化鋁的阻燃機(jī)理

氫氧化鋁的阻燃機(jī)理相對(duì)來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，由以下幾種機(jī)理相互協(xié)同組成：

1）反應(yīng)吸熱

上面我們講到，氫氧化鋁受熱反應(yīng)生成氧化鋁和水，這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)式為：

在此過(guò)程中，不但吸收了熱量延緩了聚合物的燃燒，同時(shí)反應(yīng)放出的水蒸氣還沖淡了可燃?xì)怏w和氧氣，還會(huì)參加冷凝相的反應(yīng)。

2）稀釋作用

除了1）中所提到的水蒸氣能沖淡可燃性氣體和氧氣外，由于氫氧化鋁還起到了填充作用，導(dǎo)致單位體積內(nèi)的聚合物減少，而填充的氫氧化鋁起到了稀釋作用。

3）覆蓋作用

反應(yīng)生成的氧化鋁和其它碳化物一起形成了一個(gè)阻燃屏障，抑制了火焰的蔓延。

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、不同行業(yè)對(duì)氫氧化鋁的要求

優(yōu)異的性能，使得氫氧化鋁在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有所表現(xiàn)。但當(dāng)其在不同行業(yè)使用時(shí)，對(duì)質(zhì)量也時(shí)有不同的要求。

1、EVA發(fā)泡材料

EVA發(fā)泡材料是指以EVA和低密度聚乙烯為原料，并加入其它助劑后經(jīng)模壓發(fā)泡或注塑發(fā)泡所制成的發(fā)泡類(lèi)絕熱材料。由于對(duì)環(huán)境比較良好，因此大量被用于室內(nèi)以及公共場(chǎng)所，所以對(duì)阻燃性能有很高的要求。

EVA發(fā)泡材料的阻燃體系一般采用單一的氫氧化鋁，添加量達(dá)到60%左右。由于添加量大，所以對(duì)它穩(wěn)定性要求苛刻，PH要求穩(wěn)定，產(chǎn)品不能有一絲雜質(zhì)，這使得氫氧化鋁的生產(chǎn)過(guò)程要求十分嚴(yán)格，價(jià)格也高出其他納米級(jí)產(chǎn)品。

2、硅橡膠制品

硅膠專(zhuān)用氫氧化鋁阻燃劑需要加入多種硅烷表面處理，篩除粗顆粒，去除雜質(zhì)，使粉體盡可能與硅橡膠結(jié)合良好，不對(duì)機(jī)械性能造成影響，同時(shí)起到阻燃和填充的雙重功效。另外氫氧化鋁可單獨(dú)使用也可與氮磷系阻燃劑配合使用，具體比例需按配方添加。

3、油墨涂料

油墨和涂料都是重要的印刷材料，前者主要用在印刷行業(yè)，后者同時(shí)具備保護(hù)及裝飾的作用。兩者沒(méi)有明顯的界限，對(duì)氫氧化鋁阻燃劑的要求基本一致，即需要具備吸油率低，無(wú)雜質(zhì)，白度高，不沉淀等特性。

4、TPU

TPU中文名稱(chēng)為熱塑性聚氨酯彈性體，其具有卓越的高張力、高拉力、強(qiáng)韌和耐老化的特性，是一種成熟的環(huán)保材料。添加在TPU/TPE材料里的氫氧化鋁，首先要求其粒徑要在2.0微米以下，粒度分布均勻，可以更好的和其他材料融合，提升物質(zhì)的耐磨耐撕裂。

其次，要對(duì)氫氧化鋁做表面活化處理，使得氫氧化鋁能夠和其他物質(zhì)產(chǎn)生良好的鏈接，同時(shí)，也增強(qiáng)氫氧化鋁的加工流動(dòng)性，是氫氧化鋁能夠更加均勻地分布到材料中，產(chǎn)生良好的阻燃效果。

四、氫氧化鋁的制備方法

超細(xì)氫氧化鋁的制備方法有物理法和化學(xué)法。物理法通常指機(jī)械法；化學(xué)法則包含有種分法、溶膠-凝膠法、沉淀法、水熱合成法、碳分法、超重力法等。

（1）機(jī)械法

機(jī)械法是通過(guò)攪拌磨和氣流磨等設(shè)備將經(jīng)洗滌、干燥處理的非工業(yè)級(jí)氫氧化鋁粉碎研磨成粒度較細(xì)的ATH粉末。該方法生產(chǎn)的ATH粉體形狀不規(guī)則，粒度粗，分布廣，一般在5～15μm范圍內(nèi)，產(chǎn)品性能較差。將此方法生產(chǎn)的氫氧化鋁用于電線(xiàn)、電纜的生產(chǎn)中，其加工性能、延展性和阻燃性能遠(yuǎn)不及化學(xué)法生產(chǎn)的氫氧化鋁。機(jī)械法雖制備過(guò)程簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)成本較低但產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高且粒度分布不均勻，因此無(wú)法廣泛應(yīng)用。

（2）種分法

常用的種分法其核心是在制備好的鋁酸鈉溶液中加入超細(xì)ATH晶種，從而制備更純更細(xì)的ATH粉體。其中，晶種的品質(zhì)是影響ATH粉體粒度的重要因素。

（3）溶膠-凝膠法

此方法主要是通過(guò)在一定水浴溫度、攪拌速率及pH值的條件下水解鋁的化合物進(jìn)而生成氫氧化鋁膠體，然后在一定條件下轉(zhuǎn)變成凝膠，最后經(jīng)干燥研磨制得粒徑較小的氫氧化鋁粉體。

（4）沉淀法

沉淀法的方式有直接和均勻沉淀兩類(lèi)。直接沉淀是指在鋁酸鹽溶液中加入沉淀劑，在一定條件下制得高純超細(xì)氫氧化鋁。沉淀過(guò)程中，沉淀劑與溶液的混合程度是影響最后產(chǎn)品性質(zhì)的關(guān)鍵因素。均勻沉淀法與直接沉淀不同，其沉淀生長(zhǎng)速度較緩慢。

（5）水熱合成法

水熱法主要通過(guò)對(duì)密閉反應(yīng)容器加熱的方式，使原料在有機(jī)溶劑介質(zhì)中高溫高壓反應(yīng)制備ATH的方法。

（6）碳分法

碳分法是將CO2通入鋁酸鈉溶液中，通過(guò)控制反應(yīng)條件來(lái)制備氫氧化鋁。