氫氧化鋁粉體具有阻燃、消煙、填充等多重功能，能與磷等多種物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同阻燃效應(yīng)，是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，已成為電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業(yè)中重要的環(huán)保型阻燃劑。
氫氧化鋁為填充型無機(jī)阻燃劑，為達(dá)到較好的阻燃效果，填充量需40%，甚至高達(dá)60%，但高填充量不僅嚴(yán)重影響制品的機(jī)械性能，而且使擠出及加工性能變差。因此，必須進(jìn)行表面改性。
1、氫氧化鋁常用表面改性劑
?。?）偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是兩性結(jié)構(gòu)物質(zhì)，分子中的一部分基團(tuán)可與氫氧化鋁填料表面的各種官能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合；另一部分基團(tuán)與有機(jī)高分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理纏繞，從而將氫氧化鋁填料與有機(jī)基體兩種性質(zhì)差異很大的材料牢固結(jié)合在一起，在塑料、橡膠等復(fù)合材料中使用偶聯(lián)劑還可改變體系的流變性能，提高氫氧化鋁填料的添加量，減少復(fù)合材料中母體用量，降低生產(chǎn)成本。
鋯類偶聯(lián)劑由含有鋁酸鋯的低相對分子質(zhì)量無機(jī)聚合物在分子主鏈上絡(luò)合兩種有機(jī)配位基組成，一種配位基賦予偶聯(lián)劑良好的羥基穩(wěn)定性，另一種配位基則賦予偶聯(lián)劑良好的有機(jī)反應(yīng)性，其對氫氧化鋁填料有較好的改性效果。
硅烷偶聯(lián)劑現(xiàn)有百余種，按分子中R官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)，有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑分為α—官能團(tuán)、β—官能團(tuán)和γ—官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑。γ—官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑最穩(wěn)定，其用于熱塑性和熱固性中加填的氫氧化鋁改性處理，改善制品強(qiáng)度十分顯著。α—官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑穩(wěn)定性介于β和γ之間，除增強(qiáng)制品的力學(xué)性能外，α—官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑還能使制品的電學(xué)性能和防潮性能得以改善，其處理的氫氧化鋁改性產(chǎn)品適合在電線電纜行業(yè)應(yīng)用。
?。?）高級脂肪酸及其鹽
高級脂肪酸及其鹽是最早使用的礦物表面改性劑，常用的主要有硬脂酸和硬脂酸鹽。在高級脂肪酸及其鹽的分子結(jié)構(gòu)中，一端為長鏈烷基，另一端為可與氫氧化鋁表面官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的羧基及其金屬鹽。用高級脂肪酸及其鹽處理超細(xì)氫氧化鋁粉體類似偶聯(lián)劑的作用，可改善氫氧化鋁粉體和聚合物分子的親和性，改善制品的力學(xué)性能和加工性能。
?。?）不飽和有機(jī)酸
不飽和有機(jī)酸分子中帶有一個(gè)或多個(gè)不飽和雙鍵及一個(gè)或多個(gè)羥基。不飽和有機(jī)酸改性劑的碳原子數(shù)一般在10以下。常見的不飽和有機(jī)酸是：丙烯酸、甲基丙烯酸、肉桂酸等。一般地說，酸性越強(qiáng)越容易形成離子鍵，故多選用丙烯酸和甲基丙烯酸。各種有機(jī)酸可以單獨(dú)使用，也可以混合使用，處理含堿金屬離子的礦物氫氧化鋁粉體，效果較好。
（4）有機(jī)硅
高分子有機(jī)硅又稱硅油，是以硅氧鍵鏈（Si-O-Si）為骨架，硅原子上接有機(jī)集團(tuán)的一類聚合物。常用的有含氫聚甲基硅氧烷、羥基封端聚二甲基硅氧烷等。
2、氫氧化鋁表面改性效果評價(jià)
?。?）吸油率測試
吸油率主要是測定一定量的氫氧化鋁粉料剛剛達(dá)至飽和浸潤時(shí)所需要的蓖麻油量，用它來表征一定量的氫氧化鋁剛達(dá)到飽和浸潤所需的樹脂量。經(jīng)過表面改性的氫氧化鋁粉體，吸油率會出現(xiàn)一定程度的變化。如用硅烷偶聯(lián)劑改性后的超細(xì)氫氧化鋁粉體，吸油率會下降10%左右。
檢測方法如下：將超細(xì)氫氧化鋁粉體稱取干燥試樣約10g，置于燒杯內(nèi)，用滴定管滴加蓖麻油，用玻璃棒輕輕調(diào)和，使蓖麻油與試樣浸潤均勻制團(tuán)狀。計(jì)算出每100g氫氧化鋁所吸附的蓖麻油量，即為超細(xì)氫氧化鋁粉體的吸油率。
?。?）活化指數(shù)
活化指數(shù)是通過測定改性后漂浮在水面上方的氫氧化鋁量占?xì)溲趸X總量的百分?jǐn)?shù)來評價(jià)表面改性效果的指標(biāo)。由于超細(xì)氫氧化鋁粉體表面改性劑種類不同、處理方式不同，使改性后的粉體有些浮于水面，有些則會下沉。
如硬脂酸鈉、鈦酸酯濕法改性，疏水性硅烷干法改性后的超細(xì)氫氧化鋁粉體，可以采用活化指數(shù)來評價(jià)改性效果；但是親水性硅烷干法改性，硅烷濕法改性后的超細(xì)氫氧化鋁粉體，會在水中下沉，采用活化指數(shù)無法評價(jià)改性效果，準(zhǔn)確的評價(jià)方式還是紅外光譜測試。
?。?）SEM測試
改性前后超細(xì)氫氧化鋁粉體的形貌檢測所采用電子顯微鏡設(shè)備進(jìn)行掃描，通過電鏡可以發(fā)現(xiàn)改性后的粉體在基體內(nèi)分散情況好于未改性產(chǎn)品。
未改性處理氫氧化鋁在PVC基體中有團(tuán)聚現(xiàn)象，分散不均勻，粒子和PVC基體樹脂間的相界面明顯，粒子表面不能被基體樹脂很好地浸潤，說明斷裂在超細(xì)氫氧化鋁與PVC的分界面上，呈現(xiàn)脆性斷裂。而改性氫氧化鋁在PVC基體中分散較均勻，雖然顆粒仍然有團(tuán)聚現(xiàn)象，但是已有很大的改觀，顆粒以小團(tuán)聚的形式分散于復(fù)合材料中。
?。?）FTIR測試
通過傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行紅外光譜測定，可分析氫氧化鋁粉體表面的基團(tuán)變化情況。
?。?）測定制品性能
將改性后與未改性的氫氧化鋁粉體所制制品進(jìn)行指標(biāo)檢測，如氧指數(shù)、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等，通過對比，可發(fā)現(xiàn)改性后，制品的阻燃性能、力學(xué)性能均有所改善。
資料來源：《劉騫,馬曉寧.超細(xì)氫氧化鋁粉體的改性研究》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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