氢氧化铝Al(OH)₃（ATH），作为应用最为广泛的一种阻燃材料，凭借其卓越的性能，能够高效地阻止高分子材料被引燃，或有效抑制火焰的进一步蔓延，在众多领域发挥着关键作用。

高分子材料为什么需要阻燃？

高分子材料，作为与陶瓷材料、金属材料并驾齐驱的三大材料之一，其使用范围极为广泛，几乎渗透到人们工作生活的每一个角落。从日常随处可见的各类用品，到电缆业、汽车工业、建筑业等关键行业，高分子材料都扮演着不可或缺的角色。然而，绝大多数高分子材料是以碳为骨架结构聚合而成的，这种结构特性使得它们在使用过程中一旦遇到明火，就极易燃烧。一旦燃烧，不仅会对人类的生命安全构成严重威胁，还会造成巨大的财产损失。因此，深入研究高分子材料的阻燃性能，提高其阻燃能力，显得尤为必要且紧迫。

在高分子材料中添加阻燃剂，是提升其阻燃性能的主要有效策略。目前，按照分子结构来划分，阻燃剂主要分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类别。有机阻燃剂虽然在一定程度上具有较好的阻燃效果，但其热分解产物往往含有毒性物质，这些物质对人体健康和生态环境都会造成较大危害。相比之下，无机阻燃剂具有低毒、环保、价格低廉等诸多显著优点，在近些年的研究中受到了广泛关注。而氢氧化铝，正是无机阻燃剂中的杰出代表之一。

氢氧化铝为什么可以阻燃？

氢氧化铝的阻燃机理主要基于冷却机理。当温度处于180℃到200℃之间时，氢氧化铝就会开始分解，生成三氧化二铝（Al₂O₃）和水（H₂O）。这一反应大致可分为两个过程，且分别涉及两个不同的吸热反应。其中间产物是拜耳体“AlOOH”，它对应的吸热过程所需能量相对低得多。在这个过程中，氢氧化铝粒子的粒径会逐渐变大。这一系列变化对聚合物的燃烧会产生多方面的影响：

其一，氢氧化铝分解过程会吸收高达1050kJ/kg的热量，这能够使聚合物材料的温度显著降低；其二，生成的Al₂O₃会在聚合物表面形成一层热隔离层，有效阻止热量的进一步传递；其三，释放出的水蒸气能够稀释可燃气体的浓度，在聚合物周围形成一层气相保护层。

基于以上现象，我们可以详细推断出氢氧化铝的阻燃机理。当聚合物材料开始燃烧时，高温环境促使氢氧化铝发生热分解反应。由于该反应是吸热反应，它会带走部分聚合物的热量，使得聚合物表面温度降低，当温度无法达到继续燃烧的条件时，燃烧过程就会受到抑制。其次，氢氧化铝热分解产生的水蒸气，除了汽化吸热起到降温作用外，还能稀释可燃气体的有效浓度，进一步阻碍燃烧的进行。此外，氢氧化铝有助于聚合物在燃烧时形成表面炭化层，该炭化层性质稳定，不会参与反应，而且能够隔绝氧气，防止热量传递，从而切断了燃烧所必需的途径，达到良好的阻燃效果。

氢氧化铝在各领域中的应用

氢氧化铝阻燃剂具有白度高、化学纯度高、物理性能稳定、粒度均匀等诸多优点。它既可以单独使用，也可以与其它添加物产生阻燃协同效应，因此被广泛用于电工、电线、电缆、日用品、建筑材料、运输等塑料和橡胶制品中。在这些应用中，氢氧化铝不仅能够显著提高制品的阻燃性，还能增强其耐电弧性、耐痕迹性，同时提高制品的强度等性能。

1. 环氧树脂

在环氧树脂中，氢氧化铝能够显著提高其氧指数。例如，在100份环氧树脂中添加80份氢氧化铝，氧指数可从原来的20.0提高到27.5。这样的环氧树脂可用于密封材料、浇铸件、环氧树脂玻璃纤维片等多种产品。在电气领域，氢氧化铝能增强环氧树脂的抗电弧性和抗弧迹性。经氢氧化铝填充的环氧树脂在制作变压器、绝缘器材、开关装置等方面具有广阔的发展前景。

2. 热塑性塑料

在使用氢氧化铝作为阻燃剂的热塑性塑料中，最常见的是聚氯乙烯（PVC）。氢氧化铝可以非常容易地取代碳酸钙掺和到增塑的聚氯乙烯中。为了达到高标准的阻燃性，可以采用两种方法：一是将氢氧化铝和磷酸酯类增塑剂并用；另一种方法是将氢氧化铝和硼酸锌并用。这些配方已成功应用于PVC的电线、电缆料中。此外，在聚乙烯和聚丙烯等可燃性聚烯烃塑料制品中加入高填充量的氢氧化铝，不仅能够有效阻燃，而且通过近年来新的表面处理技术，可使高填充量的聚烯烃通过复合反应较易进行模铸加工，改善了产品的拉伸强度和抗冲击性能，使其广泛应用于电气导管和设备外套等方面。

3. 合成橡胶

氢氧化铝在橡胶中不仅可以作为阻燃剂，还可以作为补强剂。它可用于丁苯橡胶的胶乳泡沫橡胶和地毯底层的橡胶粘接剂，也可用于铺垫用的氯丁橡胶。在研究氢氧化铝对NBR硫化胶阻燃性能的影响中发现，当氢氧化铝用量不超过100份时，随着氢氧化铝用量增大，硫化胶的燃烧速率降低，离火熄灭时间缩短；当氢氧化铝用量为60～80份时，硫化胶的阻燃性能和物理性能达到最佳平衡。另外，氢氧化铝对于提高硅橡胶的耐漏电起痕性能也起到了重要作用。

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