氢氧化铝 的表面改性讲解
氢氧化铝 的表面改性讲解
接触角 /°
48.73 77.98 111.15 123.43 118.93 105.86
改性产品的分散效果
改性粉体疏水强、 酒精中分散性好
9）氢氧化铝微粉表面改性，必须解决几个重大关键 技术难题
1、氢氧化铝物理化学性质调控技术
?细氢氧化铝 表面能高，吸附强 ；溶液中杂质多，杂质含量高 ?氢氧化铝 粒度分布不均匀、形貌不规整 。
2、表面改性机理
?界面检测困难，表征手段少 ?氢氧化铝表面结构复杂，改性剂与表面相互作用方式多
3、产品改性技术
?ATH高温下易产生新相，溶液中溶剂化显著，低温下作用慢，以化学 键方式表面改性 ATH难 ?聚合物种类，性质相差较大，表面改性与聚合物完美匹配难 。
10）ATH 改性后与聚合物的相互作用
改性情况 / / /
表面改性 表面改性 表面改性 表面改性、疏水 表面改性 表面改性
应用 有机填料、粘合剂
团/片状模塑料 团/片状模塑料 电缆、硅橡胶 电缆、硅橡胶 电缆、硅橡胶
水敏性应用 树酯
管线原始固化
7）表面改性过程中，脂肪酸用量大、市值少；偶 联剂用量少、市值大
表面改性过程中有机硅烷和有机酸市 场份额估计
0 72.61 98.42 99.60 99.60 99.40
吸油值 mL/100gAl(OH) 3
42.05 39.10 37.08 36.10 34.60 32.80
氧化铝中有 机碳含量 /%
0.03 0.16 0.36 0.70 1.73 2.26
氢氧化铝中硬 脂酸含量 /%
0.04 0.21 0.47 0.91 2.25 2.95
6）表面改性后的氢氧化铝，价值高，是氧化铝企业 提高市场竞争力重要措施
氢氧化铝的表面改性处理
氢氧化铝的表面改性处理
来源:世界化工网
全文请访问:/睡过站了
1.表面改性的作用
氢氧化铝作为无机填料和高分子材料在物理形态和化学结构上级不相同，两者亲和性极差。
为了改变它的表面活性，一般是通过加入合适大的表面活性剂或偶联剂来进行表面包覆处理，以达到如下目的。
①提高表面活性——增加氢氧化铝和树脂之间的亲和
力，改善物理机械性能。
②提高氢氧化铝掺入量——增加阻燃性以及减低制品
的成本。
③增加树脂加工流动性——改善加工性能。
④降低氢氧化铝表民吸湿率——提高阻燃制品的各种
电器性能。
2.表面处理方法
通常是采用所谓干法处理，即将氢氧化铝置于高效捏合设备（如高速混合机）中进行搅拌，将改性剂直接或经少量惰性溶剂稀释之后喷淋于氢氧化铝上充分参合，然后在一定温度下进行干燥。
常用的表面活性剂：硬质酸钠
常用的偶联剂：有机硅烷类，钛酸类，铝酸酯类
3.表面改性氢氧化铝的应用
将改性和未改性的氢氧化铝分别用于不饱和聚酯和环氧树脂中，结果见表4-11
从表4-11可以看出：改性氢氧化铝在不饱和聚酯中添加量可明显鞥及啊，而其物理机械新能保持不变，其中冲击强度和耐电弧性还有明显提高。
而其物理机械性能保持不变，其中冲击强度和耐电弧性还有名提高，在环氧树脂中，表面改性的氢氧化铝可以阻燃性从V-1级提高到V-0级。
纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用
纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用刘丽君,郭 奋,陈建峰(北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京100029)摘 要:对高性能阻燃剂纳米氢氧化铝进行表面改性研究,结果表明改性后的氢氧化铝比表面积增大、吸油值降低、分散性好,填充于聚丙烯后明显改善熔融现象,有较好的阻燃效果,且材料的力学性能有所提高。
关 键 词:氢氧化铝;阻燃剂;表面改性;聚丙烯中图分类号:TQ325.1+4 文献标识码:B 文章编号:1001Ο9278(2004)02Ο0074Ο04Modif ication of N ano Aluminum T rihydrate FlameR etardant and Its Application in PPL IU Li2jun,GUO Fen,CHEN Jian2feng(Research Center of The Ministry of Education for High Gravity Engineering and Technology,BeijingUniversity of Chemical Technology,Beijing100029,China)Abstract:The modification of an efficient flame retardant—nano Al(OH)3was performed.The experi2 mental results indicated that the modified Al(OH)3had a larger specific surface area,lower oil absorben2 cy and better dispersion.With the addition of Al(OH)3into PP,PP exhibited improved melt2dripping phenomena,better flame retardance and smoke suppression effects as well as better mechanical properties.K ey w ords:aluminum trihydrate;flame retardant;surface modification;polypropylene 表面改性超细氢氧化铝(A TH)阻燃剂是当前世界各国开发研究的重点课题。
氧化铝表面处理实验
氧化铝表面处理实验及其效果评定氢氧化铝受热放出三个结晶水，同时吸收大量热，是一咱质优价廉的无机消烟阻燃剂。
在塑料、橡胶中填加氢氧化铝，不仅具有阻燃、降低产品成本、增加产品白度的多重作用，其受热产生的水蒸汽还可稀释可燃气体浓度，使制品具有低发烟性能，和氯化石蜡、碳酸钙等受热产生有毒窒息性气体的阻燃剂相比，具有无可双拟的优势，是生产低烟无卤电缆、装饰材料的首选阻燃材料。
为了充分发挥氢氧化铝的阻燃性能和低发烟性能，许多塑料（橡胶）要求氢氧化铝有较大的填充量，但氢氧化铝填充量的增大会引发填充体系加工性能和机械强度大幅下降，模具麻损加在。
用硅烷、钛酸酯等偶联剂对氢氧化铝进行表面处理，较贺满地解决了这一问题，拓宽了氢氧化铝阻燃剂的应用范围。
表面处理氢氧化铝，在国内已逐步产业化，但各厂家的质量指标，仅有化学民分，白度，粒度几方面，与一般超细氢氧化铝无异，其表面改性的质量优劣，往往是由专业检测单位或使用厂家加入塑料等填充体系中，测试成型制品氧指数、机械性能来判定，所需检测设备复杂、检测周期长、费用昂贵，不能适应连续化生产的需要。
笔者在对表面处理氢氧化铝进行优化试验的过程中，验证了几种简单易行的表面化学评定方法，为制定表面处理氢氧化铝产品质量标准提供了一种途径。
一、表面处理试验1.1 原料：超细氢氧化铝：氢氧化铝含量〉96.5％平均粒度：4.66um白度95偶联剂：硅烷、钛酸酯、G－3、G－4、G－5，1.2 实验步骤：1）将氢铝倒入SHR型高速混合机高速搅拌，利用其自磨擦预热至一定温度2)根据偶然剂性质，分数次缓慢洒入或雾状喷入偶联剂3)继续高速混合一定时间，在较高温度内完成氢铝与偶联剂反应过程。
由此得到五种不同偶联剂表面处理氢氧化铝样品，分别定名为GAH－1，GAH－2，GAH－3，GAH－4,和GAH－5。
二、表面处理效果评定2.1 沉降性能：沉降性能主要是指粒子大溶剂中的沉降时间。
极性粒子易分散于与之能润湿的极性溶剂中，悬浮液较稳定，沉降时间较长，而在非极性液体中易于聚集，反之亦然。
氢氧化铝表面改性探讨
作为一种重要的无机化工原料，氢氧化铝是一种表 面极性强，有着明显亲水疏油特征的物质。相比于弱极 性的有机高分子材料，两者之间表面性质存在极大差 异，从而导致将其作为高分子阻燃填料的时候，由于与 材料的界面存在相容性差的问题，从而使得材料加工 成型较为困难，同时还会导致力学性能因此而急剧下 降。因此为了有效提高氢氧化铝与有机高分子材料两 者之间的力学相容性，采取相关技术对氢氧化铝表面 予以改性，无疑是一种有效的途径。
第 39 卷 第 3 期 2019 年 6 月
冶 金冶 金与 与材材料料
Metallurgy and materials
Vol.3第9 3N9o卷.3 June 2019
氢氧化铝表面改性探讨
王 扬 1，2，赵金明 1，2，王新宇 1，2
（1.河南省有色金属地质矿产局第五地质大队，河南 郑州 450016； 2.河南有色金源实业有限公司，河南 郑州 475516）
中的实验数据结果，可以明显看到偶联剂的最佳用量
应为粉体质量的 0.5%。偶联剂的理论值与实际用量之 所以会存在如此大的差异，究其原因还是由于本实验 中的氢氧化铝是微细粉体，偶联剂分子无法实现对其
每个颗粒表面都能够予以分布，那么对于微细粉体来
说，应当通过具体的实验来确定改性剂的最佳用量。 2.3 改性温度对改性效果的影响
3S 技术不仅可以帮助统计我国国土资源的利用过 程，而且还可以对我国国土资源利用的效率和效果进 行评估和分析，可以使我们清楚地认识到我国国土资 源的利用情况以及每一寸土地自身的价值和使用价 值。随着人口数量的剧增，给我国国土资源带来了沉重 的压力和负担，因此，需要在当下的国土地籍管理中评 价出土地的质量、土地所具有的生产力水平。
氢氧化铝表面处理实验及其效果评定
氢氧化铝表面处理实验及其效果评定2007/6/13/08:59 来源：慧聪网表面处理行业频道现有网友评论 0 条进入论坛氢氧化铝受热放出三个结晶水，同时吸收大量热，是一咱质优价廉的无机消烟阻燃剂。
在塑料、橡胶中填加氢氧化铝，不仅具有阻燃、降低产品成本、增加产品白度的多重作用，其受热产生的水蒸汽还可稀释可燃气体浓度，使制品具有低发烟性能，和氯化石蜡、碳酸钙等受热产生有毒窒息性气体的阻燃剂相比，具有无可双拟的优势，是生产低烟无卤电缆、装饰材料的首选阻燃材料。
为了充分发挥氢氧化铝的阻燃性能和低发烟性能，许多塑料（橡胶）要求氢氧化铝有较大的填充量，但氢氧化铝填充量的增大会引发填充体系加工性能和机械强度大幅下降，模具麻损加在。
用硅烷、钛酸酯等偶联剂对氢氧化铝进行表面处理，较贺满地解决了这一问题，拓宽了氢氧化铝阻燃剂的应用范围。
表面处理氢氧化铝，在国内已逐步产业化，但各厂家的质量指标，仅有化学民分，白度，粒度几方面，与一般超细氢氧化铝无异，其表面改性的质量优劣，往往是由专业检测单位或使用厂家加入塑料等填充体系中，测试成型制品氧指数、机械性能来判定，所需检测设备复杂、检测周期长、费用昂贵，不能适应连续化生产的需要。
笔者在对表面处理氢氧化铝进行优化试验的过程中，验证了几种简单易行的表面化学评定方法，为制定表面处理氢氧化铝产品质量标准提供了一种途径。
一、表面处理试验1.1 原料：超细氢氧化铝：氢氧化铝含量〉96.5％平均粒度：4.66um白度95偶联剂：硅烷、钛酸酯、G－3、G－4、G－5，1.2 实验步骤：1）将氢铝倒入SHR型高速混合机高速搅拌，利用其自磨擦预热至一定温度2)根据偶然剂性质，分数次缓慢洒入或雾状喷入偶联剂3)继续高速混合一定时间，在较高温度内完成氢铝与偶联剂反应过程。
由此得到五种不同偶联剂表面处理氢氧化铝样品，分别定名为GAH－1，GAH－2，GAH－3，GAH－4,和GAH－5。
二、表面处理效果评定2.1 沉降性能：沉降性能主要是指粒子大溶剂中的沉降时间。
氢氧化铝 - 的表面改性讲解
4）阻燃用氢氧化铝微粉需求强、应用领域不断扩大
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
BMC、SMC和其它挤压及模具用料 工程塑料 涂料 管线原始固化(CIPP） 泡沫绝缘材料硅橡胶 电线、电缆. 粘合剂、密封剂 屋面卷材 橡胶
5）氢氧化铝微粉与电缆料表面性质不匹配，混和不 均匀、影响材料物理化学性能，需要表面改性
22
20 0 10 20 30 40 50 60
mass ratio of ATH/％
ATH填充量对复合材料极性氧指数的影响
电缆材燃烧情况
改性ATH 加入量增加, 极性氧指数也在增加，阻燃性提高。
ATH改性对产品性能的影响
ＮO.
EVA
组成 %
ATH M-ATH LOI
性能分析结果
Young’s modulus/ Mpa 103 77 56 45 0.98 0.89 Tensile strength/ Mpa 4.2 8.2 9.3 11 12.3 15.1
1）化学品氧化铝性质特殊，应用越来越广泛
性质
相对密度2.42，折 光 率
1.53~1.57，莫氏硬度3.0 无毒、无味、白色粉末 脱水时大量吸热
氧化铝陶瓷 催化剂载体
应用领域
阻燃电缆 药用
……
2）填料用化学品氢氧化铝用途多、需求量大，适合 规模化生产
填料用氢氧化铝的用途
阻燃产品 人造玛瑙
阻燃剂 (聚烯烃、聚氯乙烯、
电缆
聚氯乙烯,聚合度在500-2000之间
电缆料生产线
氢氧化铝表面存在OH键
低密度聚乙烯,分子量~25000
极性物质、亲水性
非极性物质，疏水性
阻燃电缆一般组成：PE（PVC）、增塑剂(邻苯二甲酸二甲脂)、氢氧化铝、稳定剂等
氢氧化铝的表面改性及应用研究
氢氧化铝的表面改性及应用研究摘要:研究了表面改性对PVC/氢氧化铝复合体系性能的影响，通过热重分析、扫描电镜等对超细活性氢氧化铝的阻燃和增强机理进行了分析。
结果表明表面改性可以显著提高超细氢氧化铝填充PVC体系的综合性能。
关键词:氢氧化铝；表面改性；聚氯乙烯(PVC)；阻燃无机阻燃剂（填料）因具有无毒、低烟或无烟、燃烧产物毒性小、不迁移、不渗出、不污染环境、永久阻燃、成本低廉等特点，符合阻燃剂向环保型发展的大趋势，已成为阻燃技术发展的主要方向。
但是，无机阻燃填料（如氢氧化铝、氢氧化镁等）在使用时，与高聚物的相容性较差；并且，为达到规定的阻燃要求，添加量较大，这对材料的机械性能和加工性能影响较大。
大量研究表明，解决这一问题的关键是提高填料的细度和增强与高聚物基料的相容性和结合力。
增强与高聚物基料的相容性和结合力的技术方法主要是对超细填料进行表面改性，以改善其表面的物理化学特性，增强其与基质，即有机高聚物或树脂等的相容性和在有机基质中的分散性，以提高材料的机械强度和综合性能[1~3]。
本文探讨了表面改性对PVC/氢氧化铝复合体系性能的影响，并通过热重分析、扫描电镜等对超细活性氢氧化铝的阻燃和增强机理进行了分析。
1实验1.1原料、试剂和设备Al(OH)3粉体，d50＝0.75μm，d97＝1.58μm，经湿法超细粉碎制备而成，原料取自中国铝业股份有限公司；聚氯乙烯(PVC)，牌号SG-2，取自福建省南平市榕昌化工有限公司；改性剂硅烷A-171、A-172由美国康普敦公司生产，钛酸酯YB-301、YB-401、YB-502由常州市亚邦亚宇助剂有限公司生产；改性及应用试验设备：三口烧瓶、搅拌器、水浴加热装置、真空抽滤装置、可控温干燥箱、磁力加热搅拌器（上海市南汇电讯器材厂）、DT-100型电子天平（北京光学仪器厂）、XSK-160开放式炼塑机（常州市东南橡塑机械厂）、平板硫化机、XL-100A型拉力试验机、ZC-36型高阻计（上海精科六表厂）、HL-2氧指数测定仪（江宁县分析仪器厂）、LCT-1型差热-热重分析仪(北京光学仪器厂)、AMRAY-1820型扫描电子显微镜（美国AMRAY公司）。
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改性剂种类 有机硅烷
有机酸合计
脂肪酸 聚合酸
市场量 % 50 50 40 10
市场价值% 90 10 6 4
偶联剂：
①有机硅烷
水解
缩合
三烷氧基硅烷
与颗粒表面羟基作 用生成氢键，然后 脱水，由氢键转为 共价键，将氢氧化 铝与偶联剂联系在 一起。
②钛酸酯、铝酸酯、锡偶联剂、双金属偶联剂等
钛酸酯偶联剂的通式
2、表面改性机理
?界面检测困难，表征手段少 ?氢氧化铝表面结构复杂，改性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与表面相互作用方式多
3、产品改性技术
?ATH高温下易产生新相，溶液中溶剂化显著，低温下作用慢，以化学 键方式表面改性 ATH难 ?聚合物种类，性质相差较大，表面改性与聚合物完美匹配难 。
10）ATH 改性后与聚合物的相互作用
6）表面改性后的氢氧化铝，价值高，是氧化铝企业 提高市场竞争力重要措施
产品种类 H100 H36 H336
HM9400 HM932 HM632 HS432 HM532 HS432
粒度范围 75 19 14 1 2 3.5 9 5 9
性质 白色、未磨
白色、磨 白色、磨 种分产品 超细产品表面
微粉 / / /
0 72.61 98.42 99.60 99.60 99.40
吸油值 mL/100gAl(OH) 3
42.05 39.10 37.08 36.10 34.60 32.80
氧化铝中有 机碳含量 /%
0.03 0.16 0.36 0.70 1.73 2.26
氢氧化铝中硬 脂酸含量 /%
0.04 0.21 0.47 0.91 2.25 2.95
1）化学品氧化铝性质特殊，应用越来越广泛
性质
应用领域
?相对密度2.42，折 光 率
1.53~1.57，莫氏硬度3.0
?无毒、无味、白色粉末 ?脱水时大量吸热
阻燃电缆
药用
氧化铝陶瓷
催化剂载体
……
2）填料用化学品氢氧化铝用途多、需求量大，适合 规模化生产
填料用氢氧化铝的用途
阻燃产品
人造玛瑙
?阻燃剂 ( 聚烯烃、聚氯乙烯、
橡胶、塑料、热塑性弹性体）
?印刷线路板
人造大理石
牙膏
?地毯褙乳胶泡沫和粘结剂
?人造大理石、人造玛瑙 ?造纸
矿用阻燃塑料
阻燃工程塑料
?牙膏
3）无机填料能显著降低成本、改善材料性能
① 填充量大、降低成本
②提高物理性质
弯曲强度、拉伸强度 热稳定性、抗压强度等
③赋予特定功能
阻燃、耐热、导电、导热 隔音、磁性、压电、抗菌等功能
R-O-Ti-（O-X-R‘-Y）n
钛酸酯偶联剂主要通过烷氧基团与填料表现吸附的微 量羟基或质子发生化学反应偶联到填料表面，从而达 到改性的目的。
作用： 与无机物表面质子反应，形成有机单分子层。
8）氢氧化铝微粉表面改性后的变化
硬脂酸添加量 /%
0 0.25 0.50 1.00 3.00 5.00
活化指数 /%
20
0
10
20
30
40
50
60
mass ratio of ATH/ ％
ATH填充量对复合材料极性氧指数的影响
无阻燃剂
30%ATH
复合阻燃材料
电缆材燃烧情况
改性ATH 加入量增加, 极性氧指数也在增加，阻燃性提高。
ATH改性对产品性能的影响
ＮO.
组成 %
性能分析结果
EVA
ATH
M-ATH
LOI
Young's Tensile
接触角 /°
48.73 77.98 111.15 123.43 118.93 105.86
改性产品的分散效果
改性粉体疏水强、 酒精中分散性好
9）氢氧化铝微粉表面改性，必须解决几个重大关键 技术难题
1、氢氧化铝物理化学性质调控技术
?细氢氧化铝 表面能高，吸附强 ；溶液中杂质多，杂质含量高 ?氢氧化铝 粒度分布不均匀、形貌不规整 。
改性情况 / / /
表面改性 表面改性 表面改性 表面改性、疏水 表面改性 表面改性
应用 有机填料、粘合剂
团/片状模塑料 团/片状模塑料 电缆、硅橡胶 电缆、硅橡胶 电缆、硅橡胶
水敏性应用 树酯
管线原始固化
7）表面改性过程中，脂肪酸用量大、市值少；偶 联剂用量少、市值大
表面改性过程中有机硅烷和有机酸市 场份额估计
modulus/ strength/
Mpa
Mpa
1
40
60
0
30.6
103
4.2
2
40
0
60
37.2
77
8.2
3
30
60
0
37.9
56
9.3
4
30
0
60
39.1
45
11
5
80
20
0
18.2
0.98
12.3
6
80
0
20
19.8
0.89
15.1
LOI:极限氧气指数
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ATH粉体在复合材料中的分布
30％未改性ATH
30％改性ATH
复合材料的偏光显微照片
50％改性ATH
?表面改性改善了粉体在基体中的分散； ?粉体添加量过大时，易导致材料的力学性能恶化。
改性氢氧化铝对聚乙烯电缆料阻燃性能的影响
32
30
OI)
index(L
28 26
oxygen 24
limitied 22
氢氧化铝微粉的表面改性
氢氧化铝 (ATH),水合金属化合物阻燃剂 ,
是目前无机环保型阻燃剂最主要的品种 之一,其在阻燃剂的总用量中一直保持在
40% 以上的比例。它具有阻燃、消烟、 填充三个功能 ,且其比卤、磷阻燃体系便 宜,加上其不挥发 ,无毒,又可与多种物质 产生协同阻燃作用 ,被誉为无公害无机阻 燃剂。
电缆
聚氯乙烯 ,聚合度在 500-2000 之间
氢氧化铝表面存在 OH键
极性物质、亲水性
低密度聚乙烯 ,分子量 ~25000
非极性物质，疏水性
阻燃电缆一般组成：PE（PVC）、增塑剂(邻苯二甲酸二甲脂)、氢氧化铝、稳定剂等
电缆料生产线
氢氧化铝和电线、电缆原料（以PE 为例）表面性质不匹 配，影响产品加工和物理性能。
4）阻燃用氢氧化铝微粉需求强、应用领域不断扩大
① BMC 、SMC 和其它挤压及模具用料 ② 工程塑料 ③ 涂料 ④ 管线原始固化(CIPP ） ⑤ 泡沫绝缘材料硅橡胶 ⑥ 电线、电缆. ⑦ 粘合剂、密封剂 ⑧ 屋面卷材 ⑨ 橡胶
5）氢氧化铝微粉与电缆料 表面性质不匹配 ，混和不 均匀、影响材料物理化学性能， 需要表面改性