高白填料氧化铝阻燃剂的阻燃优势及阻燃机理

近年，高分子材料被广泛用于日常生活中，但由于其易燃、发烟大等特性，较易成为火灾的直接活化剂，因为对高分子材料进行阻燃处理是必须的。

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、填充3大功能，在化学上是惰性的、无毒、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**阻燃剂中的溴系阻燃剂具有阻燃效率高、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更多的助力的支持。

**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、耐电弧和耐磨损能力。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较主要原因。

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填充，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，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.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

采用氧化铝和氨水变速滴加混合物法，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。

四、氧化铝的改性研究

氧化铝作为无机阻燃剂，虽然有无毒、不挥发、**、燃烧时**次污染等优点，但是其添加量必须在50%以上时才能充分显示阻燃效果。这么高的填充量势必影响高聚物与无机填料的相容性和力学性能，为此需要对氧化铝进行表面处理及与其他阻燃剂混合使用组成实用的阻燃体系，减少其用量，提高阻燃效果，以下便是部分改性方法。

1 表面改性

无机阻燃剂具有较强的极性及亲水性，同非极性聚合物材料间相容性差，界面难以形成良好的结合。为了改善ATH与聚合物间的粘结力和界面亲和性，采用偶联剂对ATH阻燃剂进行表面处理是较为行之有效的方法之一。

ATH常用的偶联剂是和钛酸酯类。经处理后的ATH阻燃效果好，能够有效提高聚酯的弯曲强度和的拉伸强度；经基处理的ATH，可用于提高交-共聚物的阻燃性、耐热性、抗湿性。