超细氢氧化铝作为无机阻燃剂的典型代表,其消费量占无机阻燃剂的总量80%。与其他的无机阻燃剂相比,超细氢氧化铝的优势主要是:优异的阻燃抑烟性能、良好的绝缘性能、高白度、适用面广等。然而缺点是与有机聚合物特别是非极性聚烯烃的相容性差,界面结合力小,填充量的增加直接导致复合材料加工性能和机械性能下降。为解决上述核心问题,超细氢氧化铝阻燃剂的技术发展方向主要为:
①粒径分布集中化
不同粒径的超细氢氧化铝阻燃剂具有不同的性能参数指标,直接影响下游高分子材料的加工和使用性能。超细氢氧化铝产品的粒径正态分布的标准差越小,性能表现越一致,下游高分子材料的加工和使用性能越均匀稳定。
因此在生产超细氢氧化铝的过程中,最重要的考量因素是粒径分布的集中度。如何在微米甚至纳米级别严格控制粉体的粒径分布,且在不同批次间保持连续稳定生产,是超细氢氧化铝阻燃剂生产企业面临的重要难题。因此,粒径分布 集中化是超细氢氧化铝阻燃剂的主要发展方向之一。
②粒度纳米化
进一步降低超细氢氧化铝的粒径大小,具有显著效果:
a.同等使用量下,超细氢氧化铝阻燃剂的粒度越细,可以提高阻燃效果;
b.超细无机刚性粒子可在高分子材料中起到增韧增强效果,改善材料的力学性能;
c.超细氢氧化铝能够增加与聚合物基体之间的接触面积,增强两者间的相互作用,改善两者相容性和产品的力学性能。粒度纳米化导致粉体严重团聚,影响超细氢氧化铝在下游产品的应用性能,如何实现超细氢氧化铝纳米粉体的高度分散化是技术难点,通过特殊的解聚技术 或表面改性技术以实现纳米粉体的分散。
③材料表面改性化
表面改性指的是采用一定方法对超细氢氧化铝的表面进行处理、修饰及加工,有目的的改变其表面的物理、化学性质,以满足加工及应用需求。
通过表面改性,可以改变粒子表面的电性、磁性、表面张力及空间位阻等,提高其在介质中的分散性,进而提升其与下游高分子材料的相容性,减轻或消除由于添加超细 氢氧化铝而导致的下游高分子材料脆化或性能下降的情形,从而大大拓展超细氢氧化铝阻燃剂的下游应用范围。
目前主要的改性方向有两大类,一类是偶联剂处理,一类是表面活性剂处理。偶联剂处理是指采用偶联剂进行表面改性。表面活性剂处理是指用阴离子、阳离子型表面活性剂如高级脂肪酸、酯类、醇类等进行表面改性。
④阻燃复配协同化
不同类型的阻燃剂具有不同的优势特征,为更好的适应下游材料制品的需求,多种阻燃剂的复配协同就成为重要的研究课题之一。目前,与磷氮系、氢氧化镁等阻燃剂的复配协同技术是超细氢氧化铝阻燃剂的重要研发方向。
⑤产品成分高纯化
超细氢氧化铝阻燃剂产品的纯度直接影响其性能表现,杂质(尤其是氧化铁和氧化钠)的存在会降低下游高分子材料的绝缘性和热稳定性。因此,不断提高超细氢氧化铝阻燃剂的纯度也是行业的重要发展方向之一。
⑥提高热稳定性
普通氢氧化铝的分解温度较低,通常在 180℃-220℃间即开始脱除结晶水,加工过程中温度过高时氢氧化铝会脱水并形成气泡,影响下游产品的力学性能。因此提高超细氢氧化铝的热稳定性成为行业未来的重要发展方向之一。
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