由于氫氧化鋁（ATH）無機阻燃劑具有極強的極性及親水性，同非極性聚合物材料間相容性差，為改善氫氧化鋁同聚合物之間的相容性通常需要對其進行表面處理，采用偶聯(lián)劑對氫氧化鋁進行表面處理是最為有效的方法之一。
為方便各位同行參考了解，粉體技術(shù)網(wǎng)特意整理了10個氫氧化鋁表面改性配方，具體如下：
配方1：陽離子淀粉（牛皮紙）
配方2：硬脂酸（PVC）
配方3：十二烷基苯磺酸鈉
配方4：DOPO（阻燃環(huán)氧樹脂）
配方5：硅溶膠（電子封裝、覆銅板）
配方6：A-172（硅橡膠）
配方7：辛基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑
配方8：十三氟辛基三乙氧基硅烷
配方9：硅烷、鈦酸酯偶聯(lián)劑對比
配方10：3種硅烷偶聯(lián)劑對比（硅橡膠）
配方1：陽離子淀粉（牛皮紙）
改性劑：陽離子淀粉。
改性方法：陽離子淀粉在92℃下糊化30min，然后加入至5wt%的氫氧化鋁懸浮液中，恒溫磁力攪拌（70℃，500rpm）反應(yīng)3h。反應(yīng)完成后，靜置沉淀、烘干、研磨，制備獲得陽離子淀粉包覆改性氫氧化鋁。
測試與表征：SEM、EDS、FTIR、Zeta電位、牛皮紙性能。
改性效果：（1）陽離子淀粉能有效地附著在氫氧化鋁表面并形成包覆層，粒徑、Zeta電位顯著增加，當(dāng)陽離子淀粉用量為3%時，Zeta電位由9.5mV轉(zhuǎn)變至12.4mV。
?。?）加填改性氫氧化鋁可提高牛皮紙的阻燃性能，在添加量50%時，牛皮紙的極限氧指數(shù)從19.5%提高至25.3%，阻燃等級提高到B1。同時包覆改性可有效提高氫氧化鋁的Zeta電位，提高其在濕法抄造時的留著率。
（3）陽離子淀粉包覆改性還提高了氫氧化鋁與纖維之間的附著力，并改善牛皮紙的物理性能。與加填氫氧化鋁牛皮紙相比，加填改性氫氧化鋁的牛皮紙的抗張指數(shù)和耐破指數(shù)分別提高了17.83%和3.9%。另外，加填改性氫氧化鋁的牛皮紙具有良好的親水性和吸收性，對后續(xù)施膠等工藝不會產(chǎn)生負(fù)面影響。
配方2：硬脂酸（PVC）
改性劑：硬脂酸。
改性方法：稱量一定量的氫氧化鋁固體粉末與一定量的蒸餾水配制成6%的漿料放置于燒杯中備用．控制改性溫度，將適量的改性劑加入燒杯中，在反應(yīng)一段時間后進行抽濾處理，將得到的產(chǎn)物110℃烘干24h，過250目篩，即可得到改性氫氧化鋁。
測試與表征：吸油值、活化指數(shù)、紅外光譜、熱重、PVC復(fù)合材料性能。
改性效果：（1）采用硬脂酸對氫氧化鋁進行濕法改性的最佳工藝條件為改性劑用量為3%，改性時間為30min，改性溫度為90℃。
（2）硬脂酸與氫氧化鋁發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成了化學(xué)鍵，為化學(xué)吸附。
（3）改性氫氧化鋁添加到軟質(zhì)PVC中提高了軟質(zhì)PVC的阻燃性能，提高了斷裂伸長率。
配方3：十二烷基苯磺酸鈉
改性劑：十二烷基苯磺酸鈉。
改性方法：將一定質(zhì)量濃度的氫氧化鋁漿料加入三口燒瓶中開動攪拌器，用數(shù)顯電熱套加熱到某一溫度；然后用滴管將調(diào)配好的改性劑溶液（一定質(zhì)量的十二烷基苯磺酸鈉溶于無水乙醇中）緩慢加入，攪拌反應(yīng)一定時間后停機;將漿料真空抽濾，清洗三次，在110℃條件下烘干10h，最后過篩。
測試與表征：粉體黏度、吸油值。
改性效果：十二烷基苯磺酸鈉對氫氧化鋁阻燃劑表面濕法改性的最佳實驗條件為改性劑用量為3%，改性溫度為85℃，改性時間為1.0h。改性后的氫氧化鋁粉體的黏度降低，吸油值減小，堆積密度增大。
配方4：DOPO（阻燃環(huán)氧樹脂）
改性劑：9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）。
改性方法：稱取26gDOPO置于裝有溫度計、冷凝管、氮氣管以及磁力攪拌子的燒瓶中，加入75m過氧化氫80℃攪拌8h，冷卻至室溫，分別用水和丙酮清洗3次，得到二苯并[c，e][1，2]氧雜次膦酸（DO-PA），將其放置60℃真空干燥箱中干燥，備用。稱取15gDOPA和100g氫氧化鋁，置于裝有溫度計、冷凝管、氮氣管以及磁力攪拌子的燒瓶中，加入180m乙醇，同時升溫至80℃，高速攪拌12h，用丙酮去離子水、乙醇分別清洗，抽濾，然后將其放入真空干燥箱60℃真空干燥8h，得到DOPO改性氫氧化鋁。
測試與表征：錐形量熱測試（CCT）、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱重紅外聯(lián)用（TG-FTIR）、阻燃環(huán)氧樹脂性能。
改性效果：DOPO改性氫氧化鋁的殘?zhí)柯剩?00℃）高達68%，具有較好的成炭能力。與純EP相比，7%DOPO改性氫氧化鋁使EP的熱釋放速率峰值（pHRR）下降到689.5kW/m2，相比純EP的pHRR（1079.2kW/m2）下降了36%。隨DOPO改性氫氧化鋁含量的增加，EP/DOPO改性氫氧化鋁的殘?zhí)柯手饾u增加，EP/DOPO改性氫氧化鋁燃燒炭層致密，炭層中以含磷和鋁的化合物為主，形成了良好的凝聚相阻燃機理，同時DOPO改性氫氧化鋁在氣態(tài)階段磷的釋放對EP固化物的火焰抑制作用，實現(xiàn)氣相阻燃機理。
配方5：硅溶膠（電子封裝、覆銅板）
改性劑：硅溶膠S（JN20，固含量20%，工業(yè)品）
改性方法：反應(yīng)容器中加入氫氧化鋁、一定量的水和硅溶膠，混均后，磁力攪拌器內(nèi)攪拌反應(yīng)24h，靜置沉淀，過濾。將沉淀物放至烘箱中200℃保溫6h，再將沉淀物用去離子水沖洗3次。
測試與表征：EC、DSC測試SEM測試
改性效果：（1）從SEM圖可看出，與未改性原料相比，改性后氫氧化鋁表面包覆許多納米顆粒。硅溶膠納米顆粒表面有大量自由羥基，吸附性強，改性時硅溶膠納米顆粒通過表面羥基與氫氧化鋁鍵合，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。與未改性氫氧化鋁相比，改性后氫氧化鋁顆粒受熱分解的水蒸汽向外擴散，要克服分解層阻力，也要克服包覆層的阻力，因此改性可以提高氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性。
?。?）通過添加無機納米改性劑進行攪拌吸附反應(yīng)，200℃烘箱保溫6h，制得的耐熱性氫氧化鋁阻燃劑的初始脫水溫度高于260℃，全脫水量大于29%，可滿足電子產(chǎn)品無鉛焊接的溫度要求。
（３）氫氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)含有鉀鈉等離子，高溫時發(fā)生析晶，導(dǎo)致產(chǎn)品EC大幅增加，通過洗滌除雜處理，可除去產(chǎn)品中可溶性鹽，制備出EC低于20μs/cm的高耐熱氫氧化鋁，該產(chǎn)品可滿足于電子封裝、覆銅板等電子產(chǎn)品阻燃劑填料的需求。
配方6：A-172（硅橡膠）
改性劑：乙烯基（β-甲氧基乙氧基）硅烷（A-172）。
改性方法：先將稱取一定比例的氫氧化鋁，去離子水，異丙醇加入三口燒瓶中，再將其放入超聲波清洗器中超聲30min，超聲完成后使用油浴鍋加熱溶液同時使用分散攪拌機分散，轉(zhuǎn)速固定為350r/min，油浴鍋溫度至上述改性溫度后保持轉(zhuǎn)速攪拌5min后，加入一定比例的A172，然后繼續(xù)勻速攪拌一定時間，完成對氫氧化鋁的初步表面改性。停止攪拌，取出容器，加入去離子水抽濾兩次，然后再加入乙醇溶液最終抽濾一遍。放入烘箱保持120℃干燥兩個小時，取出干燥后的改性氫氧化鋁。
測試與表征：活化指數(shù)、電導(dǎo)率、接觸角，硅橡膠垂直燃燒、硬度、絕緣性測試。
改性效果：（1）使用A172對氫氧化鋁粉體進行濕法改性，通過測量改性后粉體的活化指數(shù)和接觸角，可以發(fā)現(xiàn)隨著A172使用量不斷增大，改性后粉體的活化指數(shù)和接觸角均呈現(xiàn)升高趨勢。在A172使用量10%時改性后氫氧化鋁即可以獲得較高的活化指數(shù)和接觸角。改性后氫氧化鋁粉體的電導(dǎo)率且隨著A172使用量增加呈降低趨勢。電鏡表征后發(fā)現(xiàn)改性氫氧化鋁粉體團聚減少分散均勻，同時結(jié)合紅外光譜分析可發(fā)現(xiàn)使用A172改性后的氫氧化鋁出現(xiàn)了有機基團和Si-O基團說明氫氧化鋁已被成功改性。
?。?）氫氧化鋁改性最佳工藝為A172使用量10%、異丙醇與去離子水質(zhì)量比為1:1、改性溫度80℃、攪拌轉(zhuǎn)速350r/min、改性時間60min、烘干溫度120℃、烘干時間120min。
?。?）使用改性氫氧化鋁和鈦白粉，改性氫氧化鋁和玻璃粉作為填充材料制備難燃硅橡膠樣品。兩組硅橡膠均在隔熱阻燃方面均達到UL94V0的標(biāo)準(zhǔn)。其中改性氫氧化鋁和鈦白粉的制備的硅橡膠隔熱性能非常優(yōu)異，正交實驗中大部分樣品的燃燒時間小于10s，最短燃燒總時間僅為2s，無燃燒掉落物。改性氫氧化鋁和玻璃粉的制備的硅橡膠，大部分樣品的燃燒時間小于30s，最短燃燒總時間為8s且有細(xì)小燃燒掉落物崩出。改性氫氧化鋁作為阻燃劑與鈦白粉，玻璃粉分別制備的兩組硅橡膠的質(zhì)地柔軟。兩組硅橡膠樣品的耐直流電壓在7.5-11.0KV之間。耐交流電壓的測試結(jié)果在4.0-5.0KV之間。電阻測試結(jié)果均大于9999MΩ。
配方7：辛基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑
改性劑：辛基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑。
改性方法：稱取50g的120℃干燥后的氫氧化鋁粉體，將氫氧化鋁粉體放入萬能粉碎機中，滴入不同質(zhì)量的硅燒偶聯(lián)劑，在萬能粉碎機中粉碎5分鐘，然后進行樣品的表征。
測試與表征：活化指數(shù)、吸油值、振實密度、紅外光譜、X射線衍射、粒度和掃描電鏡。
改性效果：（1）隨著改性劑用量的增加，改性氫氧化鋁的活化指數(shù)上升，吸油值下降，振實密度增加。最佳改性劑用量范圍為1%~1.4%，活化指數(shù)增幅達34%~37%，吸油值降幅達29%~35%，振實密度增幅達38%~44%。超過此用量范圍，改性氫氧化鋁活化指數(shù)、吸油值和振實密度基本不變。
?。?）紅外分析可知，硅烷與氫氧化鋁表面有化學(xué)鍵生成，即實現(xiàn)無機材料表面有機化，由x射線衍射圖譜分析可知，氫氧化鋁改性后，氫氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)并沒有改變。
?。?）氫氧化鋁由粗大類球形顆粒經(jīng)粉碎改性后變成細(xì)小的顆粒，并且改性后有小顆粒包覆在氫氧化鋁粉體表面。改性前氫氧化鋁易團聚，改性后由于粉體表面被改性劑包覆，使無機材料表面有機化，以阻止二次團聚。
配方8：十三氟辛基三乙氧基硅烷
改性劑：十三氟辛基三乙氧基硅烷。
改性方法：將氫氧化鋁粉體分別與溶劑無水乙醇、乙酸丁酯、二甲苯、正丁醇、丙酮按照質(zhì)量比1:10的比例混合攪拌均勻，然后用超聲波清洗機超聲處理5~10min；倒入一定體積的三口瓶中，120℃油浴回流加熱1h除水，然后降溫至110℃保溫攪拌。將乙醇、去離子水、氟硅烷偶聯(lián)劑按照10:1:1的質(zhì)量比配置水解液。其中以氫氧化鋁粉體質(zhì)量的不同比例稱取氟硅烷偶聯(lián)劑，利用乙酸將水解液的酸堿度調(diào)節(jié)至pH=4~6。最后，在10min之內(nèi)將配置好的水解液緩慢滴加到上述恒溫攪拌的粉體粒子分散液中，110℃條件下繼續(xù)保溫攪拌反應(yīng)24h。將改性后粉體粒子用無水乙醇離心洗滌3~5次，在80℃烘箱中烘干，取出研磨后密封保存待用。
測試與表征：紅外光譜、接觸角、活化指數(shù)、分散性、SEM。
改性效果：十三氟辛基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑成功改性氫氧化鋁粉體表面，使其具有疏水親油性，并且改性后的粉體水接觸角達到154°，活化指數(shù)達到90%，分散效果得到改善。
配方9：硅烷、鈦酸酯偶聯(lián)劑對比
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH-550、鈦酸酯偶聯(lián)劑JN-201。
改性方法：用分析天平稱量5g氫氧化鋁粉體加入規(guī)格250mL的燒杯里。調(diào)配一定濃度的硅烷和鈦酸酯改性劑混合液，用量筒分別量取硅烷10、20、30mL和鈦酸酯10、20、30mL加入小燒杯中，再按1:1體積比的量取無水乙醇加入到不同燒杯并用玻璃棒攪拌均勻。將稀釋的不同規(guī)格的硅烷、鈦酸酯分別沿著玻璃棒緩慢加入到裝有氫氧化鋁粉體的燒杯中并勻速攪拌，再向燒杯加100mL的去離子水?dāng)嚢?，用保鮮膜對燒杯口進行封裝，以防止在改性過程中液體飛濺出來。將調(diào)好的一定濃度氫氧化鋁漿液用恒溫加熱磁力攪拌器在溫度為70、80、90℃以一定的攪拌速度攪拌30、40、50min進行改性。將實驗后的氫氧化鋁漿液用循環(huán)水式真空泵抽濾后得到濕潤的粉體。最后將濕潤的粉體用電熱鼓風(fēng)干燥箱在110℃，干燥6h，取出干燥后的氫氧化鋁粉體放入樣品袋貼上標(biāo)簽待用。
測試與表征：吸油值、活化指數(shù)。
改性效果：（1）氫氧化鋁粉體經(jīng)硅烷改性測得的活化指數(shù)比經(jīng)鈦酸酯改性小很多，改性后的粉體漂浮在水中的也較少。在吸油值方面，鈦酸酯改性效果也優(yōu)于硅烷。
?。?）氫氧化鋁粉體的有機化改性效果與改性劑的種類、分子鏈的長短有關(guān)，鈦酸酯JN-201對氫氧化鋁粉體的改性是優(yōu)良的。最適宜條件為改性溫度為80℃，改性時間為40min，鈦酸酯JN-201偶聯(lián)劑用量為20mL。
?。?）有機化改性使粉體的粒徑變小，與粉體表面部分羥基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使粉體由親水疏油變?yōu)橛H油疏水性，氫氧化鋁粉體阻燃性能提高。
配方10：3種硅烷偶聯(lián)劑對比（硅橡膠）
改性劑：二甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷。
改性方法：向捏合機中加入100份110甲基乙烯基硅橡膠，然后分批加入50份沉淀法白炭黑、30~200份氫氧化鋁、占?xì)溲趸X質(zhì)量4%的表面改性劑，混合均勻后于常溫捏合30min，升溫至150℃真空捏合1h后出料。出料后在開煉機上加入1.2份的雙二五，薄通30次，出片后采用模壓工藝硫化成型，硫化條件175℃×9min。
測試與表征：SEM、阻燃硅橡膠性能。
改性效果：采用乙烯基三甲氧基硅烷改性氫氧化鋁時，阻燃硅橡膠獲得了理想的力學(xué)強度和阻燃性，當(dāng)乙烯基三甲氧基硅烷改性氫氧化鋁的用量為100份時，其在硅橡膠連續(xù)相中基本沒有團聚顆粒存在，制得的硅橡膠撕裂強度為15kN/m，阻燃等級為UL-94V-0級。
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