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氫氧化鋁(ATH)是目前用量最大和應用最廣的無機阻燃添加劑，作為阻燃劑不僅能阻燃，而且可以防止發煙、不產生滴下物、不產生有毒氣體，因此，獲得較廣泛的應用。
Q：氫氧化鋁有哪些阻燃應用？
ATH的用途極其廣泛，它不僅用于阻燃，也用于消煙和減少材料的腐蝕性氣體的生成量；不僅可單獨使用，也常與其它阻燃劑并用。對于加工溫度低于ATH分解溫度（190～230 ℃）的聚合物來說，ATH是一種優良的阻燃材料，可用于彈性體、熱固性樹脂及熱塑性塑料，生產阻燃地毯的苯乙烯－丁二烯膠乳，阻燃絕緣橡膠電纜、保溫泡沫塑料、傳送皮帶、屋頂天棚及軟管，盥洗室器具、裝飾墻體、各種套罩、汽車防護罩、坐具、卡車零部件等，以及電子元件包括絕緣體及線路板，建筑施工用具等。納米氫氧化鋁還能應用于工程塑料（航空材料、軍用艦艇等）中。
目前，ATH常用作填料型阻燃劑，用于阻燃EVA、LDPE、LLDPE電纜料（包覆層及絕緣層），也用于阻燃PP和很多熱固性高聚物（如不飽和聚酯、環氧樹脂等）。在ATH在添加量40%時，可顯著減緩PE、PP、PVC及ABS（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物）等的熱分解溫度，具有良好的阻燃及抑煙效果。添加50%氫氧化鋁的聚烯烴，在日本主要用于食品包裝材料，添加60%氫氧化鋁的阻燃聚烯烴可用作建筑材料及汽車、船舶的內部裝飾材料。
接下來，我們來詳細聊一聊幾個較為常見的應用。
隨著建材工業的發展，硬聚氯乙烯(PVC)塑料制品(線槽、管材、門窗等異型材)得到了廣泛的應用，成為國民經濟和日常生活中必不可少的一種材料。但是，它燃燒時會產生大量煙霧，分解有毒和腐蝕性氣體，令人窒息，是火災時人員死亡的主要原因。把ATH應用于PVC后有效的克服了上述缺點。
超微細水合氧化鋁能提高PVC塑料的氧指數，經偶聯劑表面處理過的ATH還能顯著降低塑料的煙密度，而且材料的機械性能影響很小，在用量20～30份范圍內，是一種優良的阻燃、消煙劑，具有廣泛應用前景。
（二） 在聚丙烯中應用
ATH在聚丙烯(PP)中具有明顯的阻燃和消煙作用，隨著ATH用量的增加，其氧指數呈直線上升，而燃燒速度和發煙量明顯下降。 ATH粒徑愈小阻燃性愈好，對機械性能的不良作用愈小。 采用有效的活化劑對ATH進行表面處理是ATH在聚丙烯中應用的不可缺少的一環。經活化處理的ATH對PP的阻燃性和機械性能的影響明顯小于未經活化處理的ATH。ATH可和磷系、鹵系阻燃劑并用，提高阻燃性能。
（三） 在對苯二甲酸丁二醇酯中應用
對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料是一種新型民用及工業用材料，主要應用于電子、電氣、機械、汽車等領域。 采用納米ATH作為阻燃劑應用于PBT樹脂中。 隨納米ATH用量的增加，PBT復合體系的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率先增加后降低，即納米ATH添加量較少時對復合體系具有增韌增強的作用。對于PBT體系,納米ATH具有抑制聚合物分解，促進成炭的作用，有較好的阻燃作用。為了更好地發揮納米ATH的阻燃作用，最好選用合適的協效劑，以抑制其分解產物的負面效應。
（四） 在聚乙烯中應用
聚乙烯(PE)是一種質輕無毒、具有優良電絕緣性能和耐化學腐蝕的熱塑性材料，應用面廣。但由于PE樹脂呈非極性，與添加量大的無機阻燃劑ATH的相容性較差，簡單共混雖可以提高某一方面的性能，但體系力學性能下降太多，不能滿足實際應用的需要。針對上述的不足，可對ATH進行一些改性處理。如
(1)添加阻燃增效劑。這種方法可以提高阻燃能力，減少阻燃劑的用量，能有效抑制材料燃燒時的滴落現象，而且其和ATH有協同效應，起到改善材料力學性能的作用。阻燃增效劑有：有機硅化合物、紅磷及磷化合物、硼酸鋅、金屬氧化物等。
(2)改善ATH阻燃劑與樹脂基體的相容性。方法是用偶聯劑或表面活性劑等對無機顆粒進行處理或對基體樹脂進行接枝處理。
（五） 作為造紙填料應用
ATH作為特種無機填料，在歐美等造紙工業發達國家早已被廣泛用于特種紙及高品質涂布加工紙張中，如裝飾原紙、墻紙原紙、高級食品包裝用紙、煙草用紙、彩噴紙等產品中，ATH的加入可以提高紙張的平滑度、光澤度、亮度等指標，改善紙張的印刷性能，并降低生產成本，效果明顯。同時，ATH作為一種新型的環保型阻燃填料，在賦予紙張優異的阻燃性能的同時，不會產生新的有毒物質，不影響印刷性能等質量指標，使用方便，是名副其實的環保型紙用阻燃劑。我國現已成功引進了德國公司生產的ATH系列產品，并己推廣應用于裝飾原紙、彩噴紙、高品質涂布紙等紙種中。
（六） 在防火涂料中應用
ATH用于防火涂料中也主要起阻燃和消煙作用，在受火甚至在持續的火焰作用下，不會分解成為氣體化合物而燒失，它的穩定性高，可以起到經久耐燃的作用，從而使防火涂料具有高效隔熱防火性能。氫氧化鋁雖然價廉、易得，并能起到減少毒氣和煙霧的作用，但同有機類阻燃劑相比，要達到同樣阻燃效果，需要添加的量較大，這樣往往會影響涂料的其它物理力學性能。因此用它作阻燃劑時，一般不單獨使用，多與其它類型阻燃劑配合使用。氫氧化鋁白度高、粒徑較細、折射率較低，經表面處理可由親水性變成親油性，增強與樹脂的親和力，亦可作為防火涂料的體質顏料使用，這樣就能得到價格便宜、性能較好的防火涂料。
（七） 在阻燃氯丁護套中應用
電線電纜等包裹阻燃氯丁護套，應用十分廣泛。將ATH應用于阻燃氯丁膠中，物理機械性能、阻燃性能、工藝性能良好。而且該ATH體系的成本與使用以往的十溴聯苯醚等阻燃劑的體系相比較，材料成本有明顯降低，電纜燃燒時的毒性大幅度下降，該項目的實施具有良好的經濟效益和社會效益。當今世界環保要求越來越高，環保型阻燃劑的開發和使用受到各國重視，氫氧化鋁阻燃劑就是其中之一。
Q：ATH工業生產有哪些方法？
1、拜耳法。用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣（赤泥）分離后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁。
2、堿石灰燒結法。適用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉窯內燒結成由鋁酸鈉、鐵酸鈉、原硅酸鈣和鈦酸鈉組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時鐵酸鈉水解得到的NaOH也進入溶液。如果溶出條件控制適當，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發生反應，而與鈦酸鈣等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經過專門的脫硅過程，形成水合鋁硅酸鈉（稱為鈉硅渣）或水化石榴石，而使溶液提純。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁。
3、拜耳－燒結聯合法
4、碳酸氫銨法。在硫酸鋁溶液中，在攪拌下添加純堿溶液，生成沉淀經洗滌、過濾、低溫干燥后，經粉碎制得成品。
Q：ATH的優劣與未來
氫氧化鋁阻燃劑以價廉、無毒、無鹵、抑煙、不揮發、不被水影響、燃燒時不產生有毒氣體和腐蝕性氣體等優點而受到人們的青睞。有關的研究、開發、生產活動十分活躍，應用領域不斷拓展，需求量不斷增加，但氫氧化鋁阻燃劑也存在一些不足之處，如在樹脂中的添加量大，因而對加工工藝及最后產品的性能有較嚴重的影響等，未來改進氫氧化鋁阻燃劑性能的研究將集中于下述幾個方面：
（1） ATH的超細化，增加表面積，增強阻燃效果，降低阻燃劑的用量，同時提高材料的力學性能和耐熱性能。
（2） 開發高效表面處理劑，增強與有機高分材料相容性，提高阻燃性能，減小對材料物理機械性能的影響。
（3） 研究開發高性能的阻燃協效劑，改善ATH填充體系的性能，如提高阻燃性、抑制滴落、改善機械性能等。
內容轉自：氫氧化鋁阻燃劑
整理編輯：塑道學苑
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