氢氧化铝作为阻燃剂为什么要表面改性

　　氢氧化铝是一种

　　重要的阻燃剂

　　随着科技的进步和发展，有机高分子材料如，合成纤维、塑料、合成橡胶等材料具有许多金属和无机材料不可替代的优势。但这些高分子材料普遍都具有易燃的缺点，燃烧时会伴有大量的热和有毒或腐蚀性气体产生，不利于人身安全并且污染环境，因此，提高有机高分子材料的阻燃性已成为全球研究的重点，于此同时，人们对有机高分子材料提出了更高的要求，绿色、无毒、无烟、无腐蚀的高分子材料已成为目前各国研究者的热点问题。

　　因具有优异的阻燃、填充、抑烟三大功能，且无毒性和无腐蚀性，可以与其它阻燃剂产生协同阻燃效应等特点，氢氧化铝已成为最主要的无机阻燃剂，被应用到各种材料，各种领域。

　　为什么要进行

　　表面改性

　　氢氧化铝作为阻燃剂，其添加量往往是复合材料总量的一半以上才能有明显的阻燃效果，而且它是一种无机材料，与有机高聚物在物理和化学形态上有很大的不同，二者的亲和性很差，将氢氧化铝直接填充，粒径不均匀会形成应力集合点，造成复合材料界面缺陷的问题，当添加量较大时会影响复合材料的力学性能。因此，纳米化、超细化氢氧化铝的粒度是解决此问题的有效途径，可改善其在高聚物中添加量过大的问题。

　　但同时它又是一种极性无机材料，具有疏水亲油的特性，与有机高聚物的相容性较差，超细化后其粒度较小，表面能较高，容易产生粒子团聚的现象，影响其在复合材料中的分散性。为此，可采用表面活性剂处理或偶联剂改性等方式对其进行表面改性处理，以获得的有机高聚物复合材料兼具阻燃性能好和力学性能优的特点。

　　改性机理

　　氢氧化铝的表面改性是指在其表面吸附或者包覆另外一种或者多种物质，形成具有核-壳结构的复合体。其表面改性主要表现为有机改性，改性方式可分为两类，其中物理法是指使用表面活性剂如高级脂肪酸、醇、胺、酯等表面包覆处理，以增加颗粒间距，阻碍颗粒间的团聚，同时提高氢氧化铝与有机高分子之间的亲和力，增加阻燃性能，改善加工工艺，并进一步提高有机高聚物的抗冲击能力。化学法则是指利用偶联剂对氢氧化铝进行表面改性，通过其分子的基团与改性粉体表面发生反应形成化学键，而达到改性的效果，由于偶联剂分子对有机物具有亲和性，可以与有机高分子发生反应，使其与有机高聚物紧密结合在一起，进而改善复合材料的性能。

　　怎样进行表面

　　改性

　　01表面改性剂

　　（1）表面活性剂

　　常见的此种改性剂有：十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠及硅油等。其改性机理是其分子一端的极性基团与无机材料发生化学反应或者物理吸附，包覆在其表面，而分子的另一端是长链烷基因与聚合物具有相似的结构而有极强的相容性。

　　（2）偶联剂

　　偶联剂的改性机理是其分子中的一部分官能团与超细无机材料以化学的方式相结合。另外部分碳链以物理或化学的方式与高分子材料结合，而使无机材料与有机高分子材料紧密连接起来，常见的偶联剂有如下几种：

　　硅烷偶联剂可用通式Y-R-Si-X3来表示，式中，X是可进行水解反应并且生成硅羟基（-OH）的基团，Y是可与有机聚合物反应的基团，R为碳键，且可把Y与Si连接起来。其改性机理是形成微胶囊把氢氧化铝包覆起来，可适用于极性较小的聚烯烃基质。

　　钛酸酯偶联剂可分为四类分别是：单烷氧基型、螯合型、焦磷型和配位型，可用通式(RO)MTi-(OX-R1-Y)N来表示，其中(RO)M代表与无机填料和颜料偶联的基团，1≤M≤4；N为非水解基团数，M+N≤6；X代表联结钛中心的基团，一般为N、S、C、P等元素；R1为长链烷烃基；Y为氨基、羟基、双链和环氧基等反应基团。

　　铝酸酯偶联剂，一种可用通式为(RO)X-AL(-Dn)-(OCOR1)m来表示的新型偶联剂，式中，RO表示与无机粉体作用的基团；Dn表示配位基团，如O、N等；COR1为与有机高聚物作用的基团。

　　硬脂酸，其结构式可表示为CH3(CH2)16COOH，其分子的两端分别是烃基和长链烷基。因其使用方便，资本较低的特点被广泛使用。

　　02改性方法

　　目前，主要以干法改性和湿法改性的方式对其进行表面改性。干法改性其特点是将粉体原料和改性剂或分散剂放入特定设备，调节合适的转速进行搅拌混合，而使改性剂包覆于氢氧化铝粉体表面的方法，此方法适合大批量生产。湿法改性是指将改性剂加入提前配好的具有一定液固比的氢氧化铝浆料中，在一定温度下充分搅拌分散进行改性的方法。此方法的特点是操作复杂，但表面包覆均匀，改性效果较好。

　　参考来源：

　　智艳.超细氢氧化铝制备及其表面改性的研究

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