氢氧化铝讲义的表面改性
氢氧化铝的表面改性处理
氢氧化铝的表面改性处理
来源:世界化工网
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1.表面改性的作用
氢氧化铝作为无机填料和高分子材料在物理形态和化学结构上级不相同，两者亲和性极差。
为了改变它的表面活性，一般是通过加入合适大的表面活性剂或偶联剂来进行表面包覆处理，以达到如下目的。
①提高表面活性——增加氢氧化铝和树脂之间的亲和
力，改善物理机械性能。
②提高氢氧化铝掺入量——增加阻燃性以及减低制品
的成本。
③增加树脂加工流动性——改善加工性能。
④降低氢氧化铝表民吸湿率——提高阻燃制品的各种
电器性能。
2.表面处理方法
通常是采用所谓干法处理，即将氢氧化铝置于高效捏合设备（如高速混合机）中进行搅拌，将改性剂直接或经少量惰性溶剂稀释之后喷淋于氢氧化铝上充分参合，然后在一定温度下进行干燥。
常用的表面活性剂：硬质酸钠
常用的偶联剂：有机硅烷类，钛酸类，铝酸酯类
3.表面改性氢氧化铝的应用
将改性和未改性的氢氧化铝分别用于不饱和聚酯和环氧树脂中，结果见表4-11
从表4-11可以看出：改性氢氧化铝在不饱和聚酯中添加量可明显鞥及啊，而其物理机械新能保持不变，其中冲击强度和耐电弧性还有明显提高。
而其物理机械性能保持不变，其中冲击强度和耐电弧性还有名提高，在环氧树脂中，表面改性的氢氧化铝可以阻燃性从V-1级提高到V-0级。
纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用
纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用刘丽君,郭 奋,陈建峰(北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京100029)摘 要:对高性能阻燃剂纳米氢氧化铝进行表面改性研究,结果表明改性后的氢氧化铝比表面积增大、吸油值降低、分散性好,填充于聚丙烯后明显改善熔融现象,有较好的阻燃效果,且材料的力学性能有所提高。
关 键 词:氢氧化铝;阻燃剂;表面改性;聚丙烯中图分类号:TQ325.1+4 文献标识码:B 文章编号:1001Ο9278(2004)02Ο0074Ο04Modif ication of N ano Aluminum T rihydrate FlameR etardant and Its Application in PPL IU Li2jun,GUO Fen,CHEN Jian2feng(Research Center of The Ministry of Education for High Gravity Engineering and Technology,BeijingUniversity of Chemical Technology,Beijing100029,China)Abstract:The modification of an efficient flame retardant—nano Al(OH)3was performed.The experi2 mental results indicated that the modified Al(OH)3had a larger specific surface area,lower oil absorben2 cy and better dispersion.With the addition of Al(OH)3into PP,PP exhibited improved melt2dripping phenomena,better flame retardance and smoke suppression effects as well as better mechanical properties.K ey w ords:aluminum trihydrate;flame retardant;surface modification;polypropylene 表面改性超细氢氧化铝(A TH)阻燃剂是当前世界各国开发研究的重点课题。
氢氧化铝表面改性及热分解行为
50% (占 PVC 总量的质量分数 ) 的同等掺量下 , 不同粒度的 A l (OH ) 3 / PVC阻燃体系的各项性能测 试结果. 纯 PVC燃烧时 , 当样条点燃后 , 很快燃
摘 要 : 通过机械球磨法制备不同粒径的氢氧化铝 , 配制不同的表面活性剂 , 采用湿法工艺对氢 氧化铝进行表面改性研究. 通过对比表面积 、吸油值 、 SEM 等性能测定 , 发现改性后的氢氧化铝 吸油量降低 , 明显改善了在聚合物单体中的分散性. 通过热分析研究了粒度对氢氧化铝的热分解 影响 , 发现粒度达到 3μm后 , 分解曲线变成只有一个独峰. 与 PVC复合进行阻燃测试 , 发现氢 氧化铝的粒度越细 , 填充量增加 , 阻燃效果好. 表明即使颗粒较粗的氢氧化铝 , 经过合适的表面 改性 , 在 PVC中也可以实现高掺量. 关键词 : 氢氧化铝 ; 表面改性 ; 阻燃剂 中图分类号 : TQ13311 文献标志码 : A
氢氧化铝是一种无毒无害的有效阻燃剂 , 是 目前用量最大的无机阻燃剂 , 在我国储量丰富. 但国内生产的氢氧化铝在塑料中掺量不高或很难 掺入 , 分散性也不好 , 无法起到有效阻燃作用. 本实验将氢氧化铝进行普通工业球磨 , 制备不同 粒径的粉体 , 用少量非离子表面活性剂与硬脂酸 复配 , 制备新型复合表面活性剂 , 采用湿法表面 改性工艺 , 使表面活性剂在氢氧化铝粉体表面进 行化学包覆 , 改善氢氧化铝与高聚物基料的亲和 性 , 提高在塑料中的掺入量 , 增加阻燃性 [1 - 5]. 并研究其粒度对热分解行为的影响及掺入 PVC后 对阻燃性能的影响.
氢氧化铝表面改性探讨
作为一种重要的无机化工原料，氢氧化铝是一种表 面极性强，有着明显亲水疏油特征的物质。相比于弱极 性的有机高分子材料，两者之间表面性质存在极大差 异，从而导致将其作为高分子阻燃填料的时候，由于与 材料的界面存在相容性差的问题，从而使得材料加工 成型较为困难，同时还会导致力学性能因此而急剧下 降。因此为了有效提高氢氧化铝与有机高分子材料两 者之间的力学相容性，采取相关技术对氢氧化铝表面 予以改性，无疑是一种有效的途径。
第 39 卷 第 3 期 2019 年 6 月
冶 金冶 金与 与材材料料
Metallurgy and materials
Vol.3第9 3N9o卷.3 June 2019
氢氧化铝表面改性探讨
王 扬 1，2，赵金明 1，2，王新宇 1，2
（1.河南省有色金属地质矿产局第五地质大队，河南 郑州 450016； 2.河南有色金源实业有限公司，河南 郑州 475516）
中的实验数据结果，可以明显看到偶联剂的最佳用量
应为粉体质量的 0.5%。偶联剂的理论值与实际用量之 所以会存在如此大的差异，究其原因还是由于本实验 中的氢氧化铝是微细粉体，偶联剂分子无法实现对其
每个颗粒表面都能够予以分布，那么对于微细粉体来
说，应当通过具体的实验来确定改性剂的最佳用量。 2.3 改性温度对改性效果的影响
3S 技术不仅可以帮助统计我国国土资源的利用过 程，而且还可以对我国国土资源利用的效率和效果进 行评估和分析，可以使我们清楚地认识到我国国土资 源的利用情况以及每一寸土地自身的价值和使用价 值。随着人口数量的剧增，给我国国土资源带来了沉重 的压力和负担，因此，需要在当下的国土地籍管理中评 价出土地的质量、土地所具有的生产力水平。
氢氧化铝阻燃剂的表面改性及其在聚丙烯中的应用
氢氧化铝阻燃剂的表面改性及其在聚丙烯中的应用摘要：聚丙烯(PP)是一种重要的热塑性聚合物，具有优异的物理化学性质和广泛的用途。
然而，由于其易燃烧且容易产生熔滴现象，限制了它在一些领域的使用。
因此，研究如何提高聚丙烯的防火性能是非常必要的。
其中，氢氧化铝作为一种常见的无机填料，因其良好的成炭能力而备受关注。
但是，单一的氢氧化铝阻燃效果有限，需要通过表面改性来进一步提升其阻燃效率。
本文采用硅烷偶联剂KH-570对氢氧化铝进行表面改性，用于改善聚丙烯的阻燃性能。
关键词：氢氧化铝；阻燃剂；表面改性；聚丙烯应用前言制备阻燃聚丙烯(PP)材料有两种方法，一种是添加卤系阻燃剂，另一种是添加无机填充阻燃剂。
虽然添加卤系阻燃剂的聚丙烯阻燃效果是最好的，但它燃烧过程会释放有毒有害的气体，发生事故对人体伤害也是非常的大。
而添加无机填充材料的聚丙烯虽然效果不如添加卤系阻燃剂，但他在应用过程中对人体相对友好。
其中，氢氧化铝作为一种常见的无机阻燃剂已经被广泛应用于聚丙烯材料中。
氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充三大功能，有效提高单一物质聚丙烯的性能。
而通过对氢氧化铝的表面改性能使它与聚丙烯很好的结合在一起。
一、聚丙烯的阻燃方法目前，对于聚丙烯材料的阻燃研究主要集中在两个方面：一是通过添加无机或有机的阻燃剂来提高其阻燃性能；二是采用新型复合型阻燃剂以改善单一阻燃剂存在的问题。
其中，氢氧化铝作为一种常用的阻燃剂，具有良好的成炭效果和较低的成本等优点。
但是由于其与聚合物基体之间的相容性不佳，导致其阻燃效率低下、耐久性差等缺点也逐渐暴露出来。
因此，如何改善氢氧化铝与聚丙烯之间的相容性成为了当前研究的热点之一。
近年来，一些学者开始尝试将硅烷偶联剂引入到氢氧化铝的表面修饰工作中，利用其分子中含有的活性官能团实现对氢氧化铝的化学接枝或者物理包覆，从而达到改善其与聚丙烯之间相互作用的目的。
同时，还可以借助硅氧键的极性差异以及水解后形成的硅酸根离子与金属氧化物发生反应生成稳定的硅化物层，进一步增强氢氧化铝与聚丙烯之间的黏附力，提升阻燃效果。
硬脂酸锌对氢氧化铝阻燃剂的湿法表面改性研究_刘立华
但是氢氧化铝在应用上受到两方面的限制: 其 一, 氢氧化铝与有机聚合物相容性差; 其二, 氢氧化 铝并非真正的水合物, 而是一种结晶的 A l( OH ) 3, 初始失水温度在 200 左右, 不能用于填充加工温 度较高的聚合物 [ 6] 。因此, 对氢氧化铝进行改性显 得尤为重要。氢氧化铝表面改性即氢氧化铝粉体粒 子与表面改性剂发生作用, 以降低氢氧化铝的表面 能, 改善氢氧化铝粉体表面的可润湿性, 增强其在介 质中的界面相容性 [ 7] 。
实验中通过改性前后氢氧化铝粉体红外谱图的 对比, 对改性剂与氢氧化铝的作用机理进行了探讨。 取少量样品进行红外光 谱测量, 测试条件: 检测器 RT - DL aTGS, 分 辨率 4 cm- 1, 波 数范 围 4 000 ~ 400 cm - 1, 扫描速度 10 kH z。
2 结果及讨论
2. 1 改性剂用量的确定 2. 1. 1 改性剂用量对活化指数的影响
从图 2可以看出, 随着改性剂用量的增加, 样品 黏度 呈现 逐 渐降 低 的趋 势, 起 初 降低 幅度 大; 当 m (改性剂 ) m (氢氧化铝 ) 达到约 0. 017时黏度最 低, 之后再增加改性剂的用量, 黏度变化不大。这是 因为随着改性剂质量的增加, 粉体由亲水疏油性变 为亲油疏水性, 使改性样品与有机溶剂液体石蜡的 亲和力增强, 运动内摩擦力减小, 所以黏度相应地减 小。因此, 考虑改性剂对黏度的影响, 确定 m (改性 剂 ) m (氢氧化铝 ) 为 0. 015时效果最好。 2. 1. 3 改性剂用量对吸油值的影响
用量筒量取 100 mL 水加入分液漏斗中, 取 5 g 改性后的填料粉体加入其中, 在 1 m in 内上下摇动 120次, 静置 20 m in以上, 然后打开活塞放出沉降于 底部的样品, 烘干, 称重, 用原称取的质量 ( 5 g) 减去 该沉降样品的质量, 即可得到漂浮部分的质量。
氢氧化铝的表面改性及应用研究
氢氧化铝的表面改性及应用研究*四季春,郑水林,路迈西(中国矿业大学北京校区，北京100083)摘要:研究了表面改性对PVC/氢氧化铝复合体系性能的影响，通过热重分析、扫描电镜等对超细活性氢氧化铝的阻燃和增强机理进行了分析。
结果表明表面改性可以显著提高超细氢氧化铝填充PVC体系的综合性能。
关键词:氢氧化铝；表面改性；聚氯乙烯(PVC)；阻燃无机阻燃剂（填料）因具有无毒、低烟或无烟、燃烧产物毒性小、不迁移、不渗出、不污染环境、永久阻燃、成本低廉等特点，符合阻燃剂向环保型发展的大趋势，已成为阻燃技术发展的主要方向。
但是，无机阻燃填料（如氢氧化铝、氢氧化镁等）在使用时，与高聚物的相容性较差；并且，为达到规定的阻燃要求，添加量较大，这对材料的机械性能和加工性能影响较大。
大量研究表明，解决这一问题的关键是提高填料的细度和增强与高聚物基料的相容性和结合力。
增强与高聚物基料的相容性和结合力的技术方法主要是对超细填料进行表面改性，以改善其表面的物理化学特性，增强其与基质，即有机高聚物或树脂等的相容性和在有机基质中的分散性，以提高材料的机械强度和综合性能[1~3]。
本文探讨了表面改性对PVC/氢氧化铝复合体系性能的影响，并通过热重分析、扫描电镜等对超细活性氢氧化铝的阻燃和增强机理进行了分析。
1实验1.1原料、试剂和设备Al(OH)3粉体，d50＝0.75μm，d97＝1.58μm，经湿法超细粉碎制备而成，原料取自中国铝业股份有限公司；聚氯乙烯(PVC)，牌号SG-2，取自福建省南平市榕昌化工有限公司；改性剂硅烷A-171、A-172由美国康普敦公司生产，钛酸酯YB-301、YB-401、YB-502由常州市亚邦亚宇助剂有限公司生产；改性及应用试验设备：三口烧瓶、搅拌器、水浴加热装置、真空抽滤装置、可控温干燥箱、磁力加热搅拌器（上海市南汇电讯器材厂）、DT-100型电子天平（北京光学仪器厂）、XSK-160开放式炼塑机（常州市东南橡塑机械厂）、平板硫化机、XL-100A型拉力试验机、ZC-36型高阻计（上海精科六表厂）、HL-2氧指数测定仪（江宁县分析仪器厂）、LCT-1型差热-热重分析仪(北京光学仪器厂)、AMRAY-1820型扫描电子显微镜（美国AMRAY公司）。
氢氧化铝表面处理实验及其效果评定
氢氧化铝表面处理实验及其效果评定2007/6/13/08:59 来源：慧聪网表面处理行业频道现有网友评论 0 条进入论坛氢氧化铝受热放出三个结晶水，同时吸收大量热，是一咱质优价廉的无机消烟阻燃剂。
在塑料、橡胶中填加氢氧化铝，不仅具有阻燃、降低产品成本、增加产品白度的多重作用，其受热产生的水蒸汽还可稀释可燃气体浓度，使制品具有低发烟性能，和氯化石蜡、碳酸钙等受热产生有毒窒息性气体的阻燃剂相比，具有无可双拟的优势，是生产低烟无卤电缆、装饰材料的首选阻燃材料。
为了充分发挥氢氧化铝的阻燃性能和低发烟性能，许多塑料（橡胶）要求氢氧化铝有较大的填充量，但氢氧化铝填充量的增大会引发填充体系加工性能和机械强度大幅下降，模具麻损加在。
用硅烷、钛酸酯等偶联剂对氢氧化铝进行表面处理，较贺满地解决了这一问题，拓宽了氢氧化铝阻燃剂的应用范围。
表面处理氢氧化铝，在国内已逐步产业化，但各厂家的质量指标，仅有化学民分，白度，粒度几方面，与一般超细氢氧化铝无异，其表面改性的质量优劣，往往是由专业检测单位或使用厂家加入塑料等填充体系中，测试成型制品氧指数、机械性能来判定，所需检测设备复杂、检测周期长、费用昂贵，不能适应连续化生产的需要。
笔者在对表面处理氢氧化铝进行优化试验的过程中，验证了几种简单易行的表面化学评定方法，为制定表面处理氢氧化铝产品质量标准提供了一种途径。
一、表面处理试验1.1 原料：超细氢氧化铝：氢氧化铝含量〉96.5％平均粒度：4.66um白度95偶联剂：硅烷、钛酸酯、G－3、G－4、G－5，1.2 实验步骤：1）将氢铝倒入SHR型高速混合机高速搅拌，利用其自磨擦预热至一定温度2)根据偶然剂性质，分数次缓慢洒入或雾状喷入偶联剂3)继续高速混合一定时间，在较高温度内完成氢铝与偶联剂反应过程。
由此得到五种不同偶联剂表面处理氢氧化铝样品，分别定名为GAH－1，GAH－2，GAH－3，GAH－4,和GAH－5。
二、表面处理效果评定2.1 沉降性能：沉降性能主要是指粒子大溶剂中的沉降时间。
无机阻燃剂氢氧化铝表面改性的研究
度及表面改性剂最佳用量 氢氧化铝规格 缺口冲击 强度最高值 （Kg.cm/cm2） 表面改性剂最佳用量 （%）平均粒径0.6um
26.3 2.8～3.3平均粒径8um 平均粒径20um 1
24.3
1.8～2.3
8.0 1.3～2.0 表面改性剂实际用量应略高于理 论用量，其原因：①表面处理过程中有损失；②在表面 改性氢氧化铝使用过程中，由于受剪切和热的
作用，个别改性剂会从氢氧化铝颗粒表面脱落进入高分 子材料相中而起不到作用。3.2改性氢氧化铝填充HDPE的 阻燃性能用平均粒径8um的改性氢氧化铝填充HDPE，其 燃烧性能如图4所示。图4
改性氢氧化铝填充量对HDPE复合体系水平燃烧速度影响 曲线可见随着改性氢氧化铝填充量的提高，复合体系的 阻燃性能有逐渐变差的趋势，当填充量达到120份时，体 系具有不延燃性，在150份时样条
大量研究工作，并取得了较好的经验，其中主要以用偶 联剂（如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等）和分散剂（脂 肪酸及其盐类）对氢氧化铝表面进行改性处理为主。尽 管用偶联剂处理能得到较好的结果，但因偶联
剂成本高、处理工序繁杂、环境恶劣等原因，不能得到 很好的推广应用；而用分散剂脂肪酸及其盐类处理，虽 然成本较低，但处理效果不太满意。鉴于上述情况本文 选用一种表面活性剂与偶联剂按一定比例复配
烟和阻熔滴等功能[1]，还可提高高分子材料的尺寸稳定 性和改善印刷性能等优点。由于氢氧化铝无味、无毒、 低腐蚀，原料来源广，价格低廉，目前其消耗量在所有 阻燃剂中稳居首位，占阻燃剂总耗量的约
45%，占无机阻燃剂总耗量的70%[2]。因此，氢氧化铝的 以其优良的阻燃、抑烟和无毒等特性越来越受到人们的 关注，是一种应用前景广阔的无机绿色环保型阻燃剂。 然而，氢氧化铝为非增强性无机阻