氫氧化鋁阻燃劑

1、|維普贄訊 rmp: www. |氫氧化鋁阻燃劑仇振琢(山東鋁廠)內(nèi)容提要七本文介紹了氫氧化鋁的性質(zhì)及國(guó)產(chǎn)品的特.點(diǎn)：綜述了高聚物添加氫氧化鋁阻 燃販理以及應(yīng)用實(shí)例.無(wú)代肄早在第二次世界大戰(zhàn)中就用于軍火帳蓬的防火上，而氫氧化鋁蛤于五十年代末方 了解其具阻燃特性，但直至六十年代末方大量應(yīng)用于高聚物，自七十年代起，就消費(fèi)負(fù)而言 一宣處于無(wú)機(jī)阻燃剜之首M美國(guó)為例；19T5 年1980 年氫氧化鉗50000噸200000噸氣化鎬9D0O噸20000噸這種后來(lái)居上的重要原因.就在于它對(duì)大多數(shù)塑料有優(yōu)良前齟燃性和消煙性、且伙格低.國(guó)內(nèi)于七十年代末開(kāi)始研究氫氧化鋁阻燃刑，我廠是國(guó)內(nèi)最早研制并生產(chǎn)氫氧化鋁阻燃

2、 劑的廠家.自19盹年以來(lái)，在滿足用戶要求的周時(shí).亞微米級(jí)品和表面改性品在研制試銷(xiāo) 中.而且正在開(kāi)發(fā)碳酸鋁鈉(NgO AhO32CO, - 2H,O)新產(chǎn)品及副產(chǎn)品忸燃劑 右水鋁酸鈣(3CaO - AgO. eHzO) t本文擇重介聖氫氧化鋁的性質(zhì)及國(guó)產(chǎn) 品的特 點(diǎn)，綜述其阻燃原理和應(yīng)用.圖謀加強(qiáng)橫向聯(lián)系.協(xié)力開(kāi)發(fā)推廣.一. 氫氧化鋁的性質(zhì)氫軍化鋁是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的中間產(chǎn)品.用作高議物阻燃劑的氫氧化鋁，系三水軼鋁石 型是其化學(xué)式為Al (OH)a或表示為a- AltO3 - 3H2O.朋于單斜系.近于六方對(duì) 稱(chēng)的結(jié)晶.呈層狀結(jié)構(gòu).鑰原子和氫氧根之同的鍵主要是離子鍵，且所有專(zhuān)氧基基本上都是 等價(jià)

3、的.主雜質(zhì)鈉離于分散于整個(gè)晶格。有關(guān)參數(shù)列于表1.氫氧化鋁不瀋于水.因此不被水浸出.它無(wú)毒、無(wú)氣味.也不溶于稀酸或稀破中.同時(shí).不 是皮験刺激劑和過(guò)敏劑.a - Al ( OH ) 3在常壓低于£05t下是十分益定的.在睥0匕開(kāi)始緩慢地分解.其 竝熱分析譜線展示于圖1.差熱曲線上貂盤(pán)住處的接小吸熱谷，系a - AI.O,3HO部分 地轉(zhuǎn)憶成一水軼鋁石a- Al±OaHmO吸熱脫水引起的*ci Al iOj 3 H,0tx A-ljOs * H±O+H鼻O ( 1 )在300t處的主吸熱答.系a- AltOs - 3H,0吸熱脫水轉(zhuǎn)變成A1SO3所致5|維普資訊 n

4、g www. |表1工業(yè)騎-Al 化學(xué)成份，嘰熱化粵性質(zhì)；AltOa.>63*分子廉156NaaO0,60生成熱-612.5千卡/克分子FCiOa0.040,05生成自由能546 了千卡/克分子SiOj0,20 0.2533.51卡/t克分子灼減3435熱容44” 49卡/富克分子'物理性質(zhì)匸比熱1201C 吋 0,282 卡/克-176.41C時(shí) 0,363卡/克-比重2,42莫氏硬度2.5 3.5脫水總吸熱4M卡/克平均折光率1 .679a Al a0 a * 3 H jO*X Al 1O3 d* 3 H ,O( 2 )在太約530 9處寬展的吸戟谷，系a- AlO八HQ吸熱

5、脫水轉(zhuǎn)變成¥- A1±O所引 起的圖1 Al ( OH ) p的蚩熱分析譜線01 Al fOa * H * %氫麵代鋁脫水失重接近其理論值34.6% 總吸 熱蜃為470卡/克，應(yīng)當(dāng)指出的是不同生產(chǎn)方法產(chǎn)出的氫氧化 鋁的顯徽結(jié)構(gòu)，是迥然不同的.舵結(jié)亦族酸化 分解析出的氫氧優(yōu)鋁.呈球狀的放射形聚晶. 其球心部分為細(xì)小拜爾石Y- Al(0H)ai 邑圍則由裁大的換形或棱痼a- Al ( OH>3組 忌 拜爾法晶種攪拌析出的気氧化鋁，X主 理盹分是盼梯橢圓形a- Al(OHA的板片狀 聚晶"生產(chǎn)方法對(duì)氫氧化鋁某些性質(zhì)的越響 詳述于后.二. 國(guó)產(chǎn)氫氧化鋁的特點(diǎn)/.歐*

6、美和日本等絕大多數(shù)國(guó)家采用拜爾法生產(chǎn)ALOap該法以高品癥鋁磯土為肚料，用 備性緘爭(zhēng)液高逞壓煮浸出鋁磯土，制得鋁醜鈉溶液.然后添加晶種攪拌折出Al(OH)沖 間產(chǎn)品.鋁磯土中主雜質(zhì)SiOlp在壓煮過(guò)程中形成不溶性的硅鋁酸鈉N“OAGOS * nSiO nH,0離去.次要雜質(zhì)F5O3不溶于堿液隨同沉出.染紅了的泥渣稱(chēng)謂赤泥”棄 去燒結(jié)法生產(chǎn)A1,O.則以低品位鋁磯上為原料，借助配人石蕨和蘇打.通過(guò)高溫?zé)Y(jié)將 竽份轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄缘匿X酸鈉主雜質(zhì)SiC形成不溶性的B-260Si6.經(jīng)浸出制得的 會(huì)酸輸溶嵌，在碳酸化分解析出A1(OH兒之前，還姿脫硅除鐵帶制4中等品位鋁磯土則 釆用拜爾-一燒結(jié)聯(lián)合法生產(chǎn)A

7、lzO受鋁礦資源的制約.我國(guó)以燒給法和聯(lián)合法為主墾 產(chǎn)40-少凰以拜爾法生產(chǎn).同國(guó)外相比咬.國(guó)產(chǎn)氫氧化鋁的突出點(diǎn)是白度高，光譯 好何以如此j“一.Q|維普賢訊 首先就鋁礦原科而言"國(guó)外一般含F(xiàn)sOdS25%,我國(guó)鋁礦僅含510%氏±°幾 而且.燒結(jié)法主產(chǎn)AJ03多一道脫硅除鐵梢制工序，鋁酸鈉溶液呈淡黃色，而拜爾法因好 淳較多的水合第化鐵則呈紅色，苴他曽色微鼠元累Mn. Crfn國(guó)燒結(jié)法赤泥產(chǎn)出量比拜爾法高35倍，多隨赤泥排出故普色雜質(zhì)低，我L燒結(jié)法生產(chǎn)W AlaOa電冶出的含 Mn. Cr,吐總雖”0410%的特種會(huì)屬鋁合恪率高就證明了這一點(diǎn)一。國(guó)產(chǎn)氨氧化鋁、尤

8、其甩燒結(jié)法廠的產(chǎn)品.其白度高的原因就在這里，至于光澤業(yè)巳查明鋁酸鈉溶液中腐植酸 鹽殘全物污染析出的Al ( OH ) 3f從而影響其光澤*拜爾法生產(chǎn)AlaO3l鋁磯土攜帶的 有機(jī)物在憊浸作用下，大分子腐植酸降解為乙酸或草酸鈉最終轉(zhuǎn)化為n?co3帶進(jìn)的有 機(jī)物之多每生產(chǎn)1噸AlaO3即產(chǎn)出1£公斤NzCO-燒箔法生產(chǎn)A1sO3時(shí)，于1250 記高謚燒結(jié)下有機(jī)恂浹燒倬*故所產(chǎn)出的氮氧化鋁光澤好.按配料制品的用途，選擇相應(yīng)方法生產(chǎn)的氫第化福作阻燃剖，將能提高制品的質(zhì)最.目 前生產(chǎn)氧化鋁的工廠.淄博市山東貂廠釆用燒唁法.貴州鋁廠釆用拜爾法.鄭州鋁廠采用的 則是聯(lián)合法r.三. 氫氧化鋁的阻燃機(jī)

9、理關(guān)于氫氧化鋁阻燃機(jī)埋因鬲豎物韻臾.別不一.對(duì)其阻燃過(guò)程的描述不盡一致.怛坦歸 結(jié)為嗾施脫水這一點(diǎn)上.固內(nèi)外對(duì)高楽物添加氫軾化鋁且燃作用的解釋概述如下；高聚物的廉亮過(guò)程”大體上可分為五步.即預(yù)熱，降蜒、分解、薈火和熾燒”在外界熱 湖的作用下，嵌加熱了的材料升溫：當(dāng)達(dá)到一定的溫度時(shí).高竊子誰(shuí)上的弱鏈斷裂.秤放出 可燃性的小分子咒體；出這些可燃性小分子氣體到了一定儂度時(shí)，便點(diǎn)燃苜火'繼而火焰向 四周漫延擴(kuò)散.摻有Al (Oil ) 3旳髙聚物，雖在2301開(kāi)始降解.怛當(dāng)溫度 升至250-300 *0時(shí)* Al ( 0H ) 3使大量吸熱井障故出水汽.使髙聚旳溫升遠(yuǎn)匱減彊、降解減緩迖是農(nóng) 氧

10、化鋁能阻燃的主要因素"次要因素則是妥:熱分解釋放出的水汽，種稀了可燃性氣體，從而 減陵燃燒速度.另外.氫氧化鋁失爪、吸熱降溫.便高聚恂予能充分燃燒.從而在某表面上 形成炭化慄護(hù)膜，這旣阻扌當(dāng)氧氣的進(jìn)人也眠擋了可燃性氣體的逸出。該炭化過(guò)程還避免子 煙尿的形成，因此氫氧化鋁曲燃刑具有良好的抑姻功能.我廠主產(chǎn)的氫氧化鋁阻燃劑，其填 加呈對(duì)塑料燃燒的影響到于表2 °表2Al (OH ) a的阻燃特性填料比例(重宣比)聚乙烯Al ( 0H ),CaCO3% 10Q001810D060231001501027* &100200030*5四應(yīng).用 氫載化鋁鶴燃劑，廣泛用于膠乳制品

11、、交聯(lián)聚乙烯絕緣材料.披璃加強(qiáng)的聚酯樹(shù)脂和| 維普資訊 h ttp:/P¥C制品中.依據(jù)制品的枷工方進(jìn)和產(chǎn)品要求*須選擇適宜粒度的作阻燃刑按粒 度之不同.氫電化鋁限燃刑大體上可劃分為三類(lèi)即平均粒徑40-60微潔的粗粉 5跖微 米的細(xì)粉和452微米的微粉.其應(yīng)用匚價(jià)紹如下¥1 春禪腺覲制品地毯襯墊.粘合粘和泡沫材料*成型基板林等.當(dāng)攤加適量氫就化曙阻燃捌時(shí)，可便制 品阻燃的同時(shí)且表面光滑、均一、白度良好。通常每100份膠乳加20150 Al (OH) 5, 而粘合劑中則含75-250Al(OH)作為標(biāo)腔阻礁劑，從白盛和強(qiáng)度出發(fā)*推薦使用微IfrAl(OH) St對(duì)于地穗襯墊，

12、從加工粘度分散性、光滑挺拔篩項(xiàng)考慮.最好便用細(xì) Al(OH)典型的地越襯墊配方如表3.表號(hào)地毯襯墊池沫混合物配方膠瓏法非膠糜法組份1干重組份干重Al （OH ） 3細(xì)粉100150天然膠乳50丁苯膠孔50油酸鉀（20% ）1,01,5気酪托（10% ）0,2呂X5Q1®老AS劑1弋3三乙薛胺（20% ）0醐】.5（50% ）3.0-3.5|硫黃（&0Mk 0-2.0'促進(jìn)劑（50%）2.03!# 酸胺3.04,0|- Al ( OH ) 3細(xì)粉100150肢基丁苯100月桂基硫酸鈉i, 0-2.0有機(jī)確樹(shù)脂i,01甲基纖維義0.Z-0.4|水溶性三聚獻(xiàn)嚴(yán)5,0-3.0

13、*2 ,會(huì)成脫氯氧七鉗用作各種橡脫的阻燃劑，還可提高制品的電維嫌性和耐鶯光性.同時(shí)又是有用 的填充劑.對(duì)壬犠膠推薦使用細(xì)粉或微粉AI(OH)作阻燃劑.示例如表4=3、TttttXMMA對(duì)于用作建材、電氣部件的不詢和聚酯樹(shù)脂制品.氫氧化鋁足成本低，性能提異的阻鍛 楓 在迺混型板模制(SMC ),戟體模制(BMC塑料時(shí)，使熬料具有阻燃性.消煙性和 抗電91跡待性因而廣臣用于玻璃培強(qiáng)的塑料削品中.考慮到作業(yè)粘度和物性要求，推薦悽 用細(xì)粉或Al (OH ) 4作阻燃劑，示例于表5和表g*'4 .環(huán)樹(shù)曲祖環(huán)冀樹(shù)脂中添加40-60%的AKOH,細(xì)粉能使氧指數(shù)明顯提高,比耒添加的環(huán) 事樹(shù)脂増龍恪.并

14、能增加制品的骯電弧性和耐弧途性.而對(duì)機(jī)械性能無(wú)大騎飢4E加工粘8|維普浚訊 n口p:|度，哽化收縮和耐溫性上沒(méi)什名蛙別”戰(zhàn)A1(OH)$作阻燃劑的環(huán)氣樹(shù)脂左制作變壓 器、室緣器村.開(kāi)關(guān)裝置等方面號(hào)得了廣巨應(yīng)用示例于表7*5, PVC等熱16性塑料一般情況下，每W0份FVC添加203D份A1 ( OH )細(xì)粉即可，添加接近50份時(shí)就能自 熄”輔加1.52.0Sb2時(shí).其限燃性更佳”另外，摻加A) (OH) a的P¥C制品呈半透明 狀.分散性和耐老化性也較好，對(duì)其機(jī)械性能幾無(wú)彫響舉例見(jiàn)表B和表9。表4加Al ( OH > s阻燃劑的橡膠配方表B膠會(huì)板摻加配方L*配方樹(shù)脂填i料燃燒性

15、能編號(hào)一船型貞代型細(xì)Al(OH) 4粘土CaCOjASTM -D635HLT-15150'一50自熄0240一60不燃63*3TO* f一J! IL 30*不燃i00冷伴加3%Sbg1 蛆份*11配方I配方I異丁烯橡膠tootoo氫氣化鋁微紛200億5耐磨性炭黑1515*ZoOF55Po*1010 .二苯(甲)?；狡嵌?6二硝基苯0.20.2 -硫黃L5k5硬脂酸1.01,0 特性1耐電瓠性秒170106300%定伸摸毘公斤/厘米*295Q0%定伸模疑公斤/厘米S6抗拉強(qiáng)度公斤/理米16一延伸率EB%500抗裂強(qiáng)度公斤/唾*223%L硬度皿75亠表6整依摸制成型配方項(xiàng)目自燃配方電氣

16、品配方配方Al (OH ) s細(xì)粉50.035,050.035。Al ( OH)粉4.9.44,49.4 4.4樹(shù)脂25.025.025 .025.0過(guò)孰化苯（甲酸0.20,20.20.2短玻璃纖維10.030K010.030.0-硬脂酸餐0.5粘土（05微米）4.04.0一氯化石蠟一2.0SbtOs2.0增粘劑0.90.9特性： 比蜃1.88%1.841.881.B4抗拉強(qiáng)度*公斤/H米）3.54.93,55.6彎曲強(qiáng)度公斤/厘米鼻冊(cè)14.19.9143沖擊值（凹口）公斤丿厘米事0,210,490.210.49«T環(huán)氧樹(shù)脂注人成型配方項(xiàng)目配方編號(hào)俎份1 L2345

17、6Al ( OH )、細(xì)粉100150100100環(huán)氧樹(shù)脂（CT200 ）100100100100100150硬化劑（HT903 ）30303030S030瓏膠0,石英粉-H200-氯化帕拉膠7 0 一1010SbtOa1i一一一6.轄性1自熄時(shí)同，秒燃瓷2827554耐電弧性，秒12.6193200190彎曲強(qiáng)度.公斤/厘米亠11.5沖擊強(qiáng)度.公斤/匣米二10.623托3.5破水率（50T3, 了天.0.W0.260.27!|維普浚訊 哪：/7/7.¥仲8冋表8找質(zhì)P¥C中Al ( OH ) s渾加鼠與自蹟性項(xiàng)目配方組份：12345

18、67Al ( OH ) $徹粉*3030-PVC100100100 100 100 100100*鄰苯二甲酸二辛脂50505050505050穩(wěn)定劑5555555活性輕質(zhì)碳酸鈣一3030一硬粘土-H30SbtOs一52 2*特性M最大燃燒時(shí)間*秒一421 5一.最小燃燒時(shí)周.秒*101 4平均自燃時(shí)間.秒B*2.60.80,8B4.0BB覆示燃燒一衣點(diǎn)火表9A1(OH )'對(duì)熱塑性塑料特性的彫響比犢高囊物軍指數(shù)水平燃速煙密度抗張抗沖(加填料40% )-%強(qiáng)度強(qiáng)度聚乙烯,未加0.794325Q0.4!聚乙烯+ CaCO30,95429400,31聚乙烯+ Al (OH) 3自熄22440

19、0,35聚丙烯.未加17.40.901552800.44聚丙烯+CaCO,19.Q0.93532100.39縣丙烯+ Al ( OH ) s22.10. 52633100.37ABS,未加1.618957604.30ABS+CaCOaK318233000.52ABS+ Al (OH),0.735732800.50硬PVC.未加自熄897420” 0.46SPVC+CaCO3自熄7143400.60PVC+ Al( OH ) s-L - !自熄5041800,50棄苯乙烯，未加w.g1.43848200.21聚苯乙烯+ CaCOa19.61.19602840039寰苯乙烯+ Al (OH ) 322.61.237829100.21U| 維普資訊 h ttp:/6 *藹他器圖性獎(jiǎng)料n十Al ( OH )卓*僅是丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂的阻燃刑，而且其化學(xué)性質(zhì)還賦予澆鑄丙晞酸類(lèi)樹(shù)脂 制品站大理石般的半透明狀態(tài)，作為人造犬理石.另外，氫氧化鋁是軟質(zhì)聚氨脂類(lèi)泡沫塑料 和乙烯共探物的廉價(jià)阻邀劑.還是鄒蘋(píng)二甲酸二烯丙酯模舉物、三聚猱胺甲様棋塑物和 一些膨脹型涂料的育效阻燃劑.五、待研究的課國(guó)內(nèi)制造旨疫用氫取化鋁柞為離璇物的阻燃劑燃巳取得了可喜的進(jìn)展，消費(fèi)鈕憊年增 大，我廠擴(kuò)建的年產(chǎn)幾干噸旳