超细氢氧化铝的应用及发展趋势

[摘 要]超细氢氧化铝是一种用途广泛的化工产品，化学稳定性好、无毒、无味，已成为电工、电子、造纸、医药等行业中必不可少的填料。

[关键词]超细；氢氧化铝；阻燃；

中图分类号：TQ314.248 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0289-01

1 前言

随着氢氧化铝的超细化，表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应等，从而使其在化学活性、电学、表面性能等方面表现出独特的性能，并具有了许多特殊功能。超细氢氧化铝粉体不仅本身是一种功能材料，而且为新材料的开发提供了广阔的应用前景，在国民经济各领域有着极其重要的作用。

2 超细氢氧化铝的用途

2.1 阻燃剂行业

氢氧化铝硬度适中，常温下物理和化学性质稳定，无毒性，生产成本低。氢氧化铝受热至220℃左右时开始吸热分解，放出结合水。由于这个吸热脱水过程延缓了聚合物的燃烧，使燃烧速度减缓。正是基于氢氧化铝分解时大量吸热，并且在受热分解时仅放出水蒸汽，而不会产生有毒、可燃或有腐蚀性的气体，氢氧化铝成为一种重要的无机阻燃填充剂。

合成材料的阻燃性能与填料氢氧化铝的粒度大小有很大关系[1]，随着粒度变细，材料的限氧指数提高。这是因为阻燃作用的发挥是由化学反应所支配的，等量的阻燃剂，其粒径越小，表面积就越大，阻燃效果就越好。另外，填料的精细化，还有助于合成材料成品光滑度的提高以及其它力学、电学性能的改善，在电缆护套和电器开关壳等制品中尤为重要。

氢氧化铝是典型的极性无机材料，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，导致以其为阻燃填充剂的复合材料加工性能和机械性能下降。超细粒度的氢氧化铝，由于增强了界面间的相互作用，可以更均匀地分散在基体树脂中，从而能更有效地改善共混料的力学性能。氢氧化铝填充环氧树脂后，环氧树脂的强度增加，其极限氧指数明显增大，由20.0提高至27.5，可用作密封材料、浇铸件、坏氧树脂玻璃纤维片等。特别是氢氧化铝填充坏氧树脂后可显著提高制品的电弧电阻和磁路电阻，在电气方面应用广泛。目前，添加氢氧化铝的环脂肪族环氧树脂，已在绝缘材料、变压器和开关装置中得到应用。

2.2 黏合剂和密封剂的填料与补充剂

氢氧化铝填料可改进黏合剂和密封剂的加工性能、强度、导热性能以及热膨胀性能，并可减少粘合胶的用量，降低产品成本。欧洲和美国的黏合剂消费量每年约以5%的速度增长，密封剂需求量在欧洲每年以1%的速度增长。

2.2.1 造纸填料

氢氧化铝在造纸工业中，主要用作表层涂料、填料以及生产不燃纸。国外早在二十世纪四、五十年代就已开始开发和使用氢氧化铝作为涂布用颜料，并已形成稳定的生产规模，主要用于涂布纸及纸板、无碳复写纸的生产中。在我国，氢氧化铝在造纸行业的应用较少，随着超细氢氧化铝的开发生产，氢氧化铝在造纸行业的应用量将不断增大。氢氧化铝作为一种新型的涂布颜料，与传统的颜料相比，其本身具有许多优点：白度高，粒度细，晶形好，与增白剂的配伍性能好，吸墨性好。用它作颜料，能提高涂布纸的白度、不透明度、平滑度、吸墨性，可用于画报纸、钞票纸、照相纸和高级字典纸等高级纸张的生产中。

2.2.2 牙膏摩擦剂

氢氧化铝无毒无味，莫氏硬度2.5―3.5，软硬适中，是一种很好的中性摩擦剂，以氢氧化铝替代传统配料白垩和磷酸二钙可制成性能良好的牙膏。氢氧化铝的化学惰性使其易与牙膏中的其它配料相容；同时，由于氢氧化铝具有良好的保氟功能，在药物牙膏和其它高档牙膏中也有着广泛的应用。

2.2.3 医药及其它

氢氧化铝是胃药的主要成分之一。铝凝胶是中和胃酸、治疗胃病的传统良药。以氢氧化铝为原料制备的六水氯化铝，在医药和化妆品中可用作凝聚剂等。另外，氢氧化铝及其特殊加工的焙烧氧化铝，已广泛地应用于化学药物、催化剂、塑料、涂料、陶瓷、耐火材料、绝缘材料、磨料等领域。

3 超细氢氧化铝的发展趋势

3.1 Al（OH）3的超细化

Al（OH）3粒径大小直接影响其阻燃和填充性能。随着粒度变细，Al（OH）3粒子的表面积不断增加，有利于其阻燃性能的提高，粉体粒度越细，材料的限氧指数就越高。这是因为阻燃作用的发挥是由化学反应支配的，因此等量的阻燃剂，其粒径越小，比表面积就越大，阻燃效果就越好[2]。

无机粉体材料填充高分子材料后的理化性能检测结果表明，超细无机刚性粒子可对高分子材料起到增韧、增强效果，因此超细氢氧化铝粒子不仅使体系阻燃性能提高，也可解决其影响力学性能的问题。

3.2 提高Al（OH）3的热稳定性

氢氧化铝被加热到180―200℃时即发生分解脱水，而大多数树脂的加工温度都高于该分解温度，严重影响了它在热塑性树脂中的应用[3]。超细氢氧化铝热稳定性差一直是其在高温橡塑材料中使用受限的主要原因。另外，提高橡塑、树脂等有机高聚物的加工温度，可以大幅度地降低体系的粘度，提高挤塑效率和制品的光滑度。

将氢氧化铝与具有高分解温度的阻燃剂进行复配，通过它们之问的协同效应可以提高其阻燃性能和热稳定性。

3.3 采用高效的表面改性剂和先进的改性工艺进行改性

氢氧化铝属于填充型的无机阻燃剂，添加量必须在40%以上才具有较好的阻燃效果，但高填充量会影响合成材料的加工性能和力学性能，因此必须采取措施以改善氢氧化铝粉体的表面性质。为实现此目的，就必须开发来源广、价格低、应用性能好的高效表面改性剂[3]。

除开发出高效的表面改性剂外，还需要重点开发新的表面改性工艺和复配技术。根据目标材料的性能要求来选择、设计粉体材料的表面，运用先进的计算方法、计算技术以及计算机辅助设计进行表面改性工艺和配物技术的开发，减少实验工作量，提高表面改性工艺和改性剂配方的科学合理性。

3.4 Al（OH）3的颗粒形貌控制

现代工业要求很多固体的物料以粉末状作为工业原料，它们不仅要具有极细的粒径，严格的粒度分布，很低的杂质含量，而且随着超细粉体应用的发展，还需具有特定的颗粒形貌。颗粒形貌和物性之间存在密切的关系，它对颗粒群的流动性、填充性、化学活性等许多性质产生影响。球形氢氧化铝具有很好的流动性，可以有效提高其在树脂的填充量，降低树脂的加工粘度；而加入片状氢氧化铝，则可以有效提高纸张的吸墨性能、光泽度等，显著提高纸张的质量。

参考文献

[1] 吴金坤.氢氧化铝的精细化及其在无卤化阻燃技术中的应用[J].化工进展，1999（2）：50―53.

[2] 李峙，王树伦，张清辉等.塑料用无机阻燃剂及其处理技术研究现状[J].工程塑料应用，2008，36（9）：78―81.

[3] 崔隽，姜洪雷，吴明艳，等.阻燃剂的现状与发展趋势[J].山东轻工业学院学报，2003，17（1）：14―17.