超細氫氧化鋁表面改性

超細氫氧化鋁粉體具有阻燃、消煙、填充等多種功能，可與磷等物質產生協同阻燃效果。 是電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業重要的環保阻燃劑。

氫氧化鋁是一種填充型無機阻燃劑，為了達到更好的阻燃效果，填充量需要達到40%（總量）以上，有的甚至高達60%，但高填充量不僅嚴重影響製品的力學性能，同時也使擠壓和加工性能變差。

因此，為了使超細氫氧化鋁粉體能夠廣泛應用於聚烯烴等阻燃材料，必須對氫氧化鋁粉體進行表面改性，以改善表面理化性能，增強超氫氧化鋁細粉與基材，有機聚合物或樹脂在有機基材中的相容性和分散性，以提高材料的機械強度和綜合性能。

1、超細氫氧化鋁常用的表面改性劑

(1)矽烷偶聯劑

矽烷偶聯劑有一百多種，其中單層-官能團矽烷偶聯劑最穩定。-官能團矽烷偶聯劑的穩定性介於鋼和金屬之間。 β-官能團矽烷偶聯劑除了能提高製品的機械性能外，還可以提高製品的電性能和耐濕性。

(2)鋯偶聯劑

類鋯偶聯劑含有鋁酸鋯低相對分子質量的無機聚合物，在分子主鏈上絡合兩種有機配體亞基，一種齒狀體與偶聯劑的羥基穩定性好，另一種齒狀體對偶聯劑的有機反應性好，氫氧化鋁超細氫氧化鋁粉具有良好的改性效果。

(3) 高級脂肪酸及其鹽類

在高級脂肪酸及其鹽的分子結構中，一端為長鏈烷基，另一端為羧基及其金屬鹽，能與氫氧化鋁的表面官能團發生反應。 處理超細氫氧化鋁含高級脂肪酸及其鹽的粉末可以提高超細氫氧化鋁粉體與聚合物分子的親和性，提高產品的力學性能和加工性能。

(4)不飽和有機酸

常見的不飽和有機酸有：丙烯酸、甲基丙烯酸、肉桂酸等。一般來說，酸越強，越容易形成離子鍵，所以要多選：丙烯酸和甲基丙烯酸。

多種有機酸可單獨使用，也可混合使用，處理含有鹼金屬離子的無機超細氫氧化鋁粉，效果更佳。

(5) 有機矽

高分子有機矽又稱矽油，是一種以矽氧鍵鏈（si-o-si）為骨架與硅原子上的有機基團連接的聚合物。常用的有含氫聚甲基矽氧烷、端羥基聚二甲基矽氧烷， ETC。

2、超細氫氧化鋁的表面改性工藝

目前，超細氫氧化鋁粉體的表面改性方法主要有乾法和濕法兩種。

(1)干法改性

該工藝將改性超細氫氧化鋁粉預熱至一定溫度，將改性劑緩慢滴入高速氫氧化鋁粉中，反應至一定時間後停止產品包裝。

干法改性的優點是對設備​​要求低，操作簡單。缺點是工人勞動強度大，氫氧化鋁粉末塗裝率低。

(2)濕法改性

濕法改性是在超細氫氧化鋁粉的生產過程中，合成氫氧化鋁漿液經過過濾、洗滌、濾餅打漿，在一定溫度下加入改性劑後打漿漿液，攪拌一段時間，過濾、乾燥、毆打包裝。

濕法改性的優點是勞動強度低，無粉塵污染，生產效率高，氫氧化鋁粉末包覆率高，20-30%，改性效果高且穩定。與乾法改性相比，濕法改性工藝流程較長，對設備要求更高。由於濕法改性的優勢，正在逐步取代干法改性生產方式。

3、超細氫氧化鋁表面改性效果評價方法

(1)吸油率測試

吸油率主要用來衡量一定量的Al(OH) 3 粉體剛達到飽和滲透時所需的蓖麻油量，用來表徵一定量的Al(OH) 3 時所需的樹脂量。 3粉剛剛達到飽和浸潤。

檢測方法如下：稱取超細氫氧化鋁粉，乾燥樣品約10g，置於燒杯中，用滴定管滴入蓖麻油，用玻璃棒輕輕混勻，使蓖麻油與樣品均勻浸潤成球狀。 .計算每100g氫氧化鋁吸附蓖麻油的量，即超細氫氧化鋁粉末的吸油率。

氫氧化鋁粉體經過表面改性後，吸油率會有一定的變化。超細氫氧化鋁粉體用矽烷偶聯劑改性後，吸油率會降低10%左右。

(2) 掃描電鏡測試

電鏡觀察改性前後超細氫氧化鋁粉末的形貌。 改性粉末在基體中的分散優於未改性產品。

(3) FTIR測試

使用傅里葉紅外光譜（ftir）對產品表面的基團進行分析。例如，乙烯基-Vi和-Si的含量可以通過對甲基乙烯基矽烷進行濕表面改性的氫氧化鋁粉末的紅外光譜來確定。

(4) 產品性能的確定

用改性和未改性的超細氫氧化鋁粉對電纜的氧指數、拉伸強度和斷裂伸長率等指標進行了測試。通過對比可以發現，改性產品的阻燃性能和力學性能都有所提高。

(5) 激活指數

活化指數是衡量表面改性效果的指標，通過測量浮在水面上的氫氧化鋁量佔改性後氫氧化鋁總量的百分比。由於表面改性劑種類不同，處理方法不同超細氫氧化鋁粉體，改性粉體有的浮在水面，有的下沉

如硬脂酸鈉、鈦酸鹽濕法改性、疏水性矽烷干法改性後超細氫氧化鋁粉體，活化指數可用於評價改性效果；但親水性矽烷經乾法改性，超細氫氧化鋁粉體經乾法改性。矽烷濕法會沉入水中，不能用活化指數來評價改性效果，準確的評價方法是紅外光譜。