中铝山东工业级氧化铝阻燃剂的制备方法及阻燃机理

阻燃剂可分为与无机两类，而在无机类阻燃剂中，氧化铝由于具有阻燃、消烟、3大功能，在化学上是惰性的、、不会产生二次污染，因此在国内外均被誉为“阻燃剂”。 一、氧化铝阻燃剂的优势 虽说阻燃剂中的系阻燃剂具有阻燃、添加量少、适用范围广等优点，但为了顺应阻燃剂市场高阻燃、低烟雾、无害化的发展趋势，无机阻燃剂的开发和利用逐渐得到了多的助力的支持。 细氧化铝常温下物理和化学性质稳定，燃烧时不会产生二次污染，白度高，具有优良的色度指标。且纳米氧化铝不仅可提高阻燃聚合物的有限氧指数，增加阻燃性能，且有助于改善聚合物制品的表面光洁度和力学、电学性能，增强其抗漏电、耐电弧和损能力。另外，氧化铝与其它阻燃剂的复合使用效果十分理想，是一种具有广阔前景的无机阻燃剂。 二、氧化铝的阻燃机理 国内外市场上作为阻燃剂用的氧化铝，主要是α-三水合氧化铝(ATH)，常用α-Al2O3•3H2O表示。氧化铝受热至200～220℃左右时开始吸热分解，放出3个结晶水。 2Al(OH)3→Al2O3+ 3H2O 分解时Al(OH)3吸热达1967.2 kJ/kg，吸收这样大的热量是其具有阻燃作用的主要原因。 氧化铝 其阻燃机理大致可以归纳如下： （1）吸热作用。在200～350℃脱水吸热，抑制聚合物的温升； （2）稀释作用。Al(OH)3，使可燃性高聚物的浓度下降。Al(OH)3脱水放出的水汽稀释可燃性气体和氧气的浓度，可阻止燃烧； （3）覆盖作用。Al(OH)3脱水后在可燃物表面生成Al2O3保护膜，隔绝氧气，可阻止继续燃烧； （4）碳化作用。阻燃剂在燃烧条件下产生强烈脱水性物质，使塑料碳化而不易产生可燃性挥发物，从而阻止火焰蔓延。 三、氧化铝的制备方法 制备氧化铝阻燃剂的方法有水热合成法、碳分法、液相共沉淀法、重力反应沉淀法等。 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，终产物为细的灰白色粉末，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.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。 3.液相共沉淀法 采用氧化铝和变速滴加混合物法，可得到颗粒尺寸小于5nm的Al(OH)3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。 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lA(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。 氧化铝用作阻燃剂：氧化铝是塑料和聚合物一种理想的阻燃剂料。因为氧化铝为白色粉末，物理性质和化学化学性质稳定，不吸潮，粒度可按需要加工生产，无害，熟化时白度不变，具有、阻燃、消烟三大功能。当塑料或聚合物与外部热源接触而燃烧时，可分为以下几个阶段：(1)加热，(2)分解，(3)起火，(4)燃烧，(5)蔓延。所有阻燃剂的作用原理都是通过抑制上述的一个或几个燃烧阶段来达到阻燃的目的的。对氧化铝来说．它主要在加热和分解这两个阶段起作用，当受热温度过200℃时，氧化铝开始吸热分解，放出三个结晶水。该反应是强烈的吸热反应，分解时每克A1(OH)，吸热达878J，并且在300～380℃?之间，其分解率大，而这一温度范围又是大多数聚合物的分解温度。正是基于氧化铝分解时大量吸热．因此，当含氧化铝的聚合物加热时，氧化铝因分解吸热，从而抑制聚合物温度的升高，降低其分解率；其次氧化铝在受热分解时放出水蒸汽，不会产生有毒、可燃或有腐蚀性的气体，同时稀释了聚合物分解所产生的各种可燃气体，使起火加困难。合成材料的阻燃性能与填料氧化铝的粒度有很大关系，随粒度的变细，限氧指数限数上升。其次，填料的细化还有助于合成材料光滑度和力学性能的改善。而附碱及氧化铁含量的高低可以改善材料的绝缘性能．这在电缆护层与低压电器开关制品中显得尤为重要。用氧化铝作填料的合成材料聚合物系列有聚酯、环氧、、聚、聚、聚氯、丁醛橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。