什么是阻燃劑

阻燃劑是一種用于改善可燃、易燃材料燃燒性能的特殊助劑，它可以使材料具有難燃性、自熄性、和消煙性，并可有效提高材料的安全使用性能。

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阻燃劑一般可分為有機(jī)阻燃劑和無機(jī)阻燃劑兩類。有機(jī)阻燃劑阻燃效果突出，適用范圍廣，一直受到廣泛的應(yīng)用。但它的缺點(diǎn)同樣突出，具有腐蝕性，燃燒時產(chǎn)生煙霧，同時伴有毒氣產(chǎn)生。

而無機(jī)阻燃劑具有熱穩(wěn)定性相對較好，不產(chǎn)生腐蝕性氣體及毒氣，對環(huán)境的影響較小。相比于有機(jī)阻燃劑，無機(jī)阻燃劑更加符合環(huán)保和消防安全的要求，無機(jī)阻燃劑也是近年來大家研究的重點(diǎn)，市場潛力巨大。

無機(jī)阻燃劑有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鎂、三氧化二銻、四硼酸鈉等，其中氫氧化鋁是應(yīng)用最為廣泛的無機(jī)阻燃劑，它具有阻燃、消煙、填充的功能，尤其是經(jīng)過表面改性的超細(xì)氫氧化鋁，還可以提高材料的力學(xué)性能。

表1：幾種阻燃劑阻燃效果比較

氫氧化鋁憑什么能做阻燃劑填料

1、氫氧化鋁的特性

國內(nèi)外市場上作為阻燃劑用的氫氧化鋁，主要是α-Al(OH)3，通常狀態(tài)下是一種白色粉末，物理性質(zhì)和化學(xué)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱，不吸潮，粒度可按需要加工生產(chǎn)，無毒無害，熟化時白度不變，在受熱時反應(yīng)生成氧化鋁和水。

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2、氫氧化鋁的阻燃機(jī)理

氫氧化鋁的阻燃機(jī)理相對來說較為復(fù)雜，由以下幾種機(jī)理相互協(xié)同組成：

1）反應(yīng)吸熱

上面我們講到，氫氧化鋁受熱反應(yīng)生成氧化鋁和水，這個反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)，反應(yīng)式為：

在此過程中，不但吸收了熱量延緩了聚合物的燃燒，同時反應(yīng)放出的水蒸氣還沖淡了可燃?xì)怏w和氧氣，還會參加冷凝相的反應(yīng)。

2）稀釋作用

除了1）中所提到的水蒸氣能沖淡可燃性氣體和氧氣外，由于氫氧化鋁還起到了填充作用，導(dǎo)致單位體積內(nèi)的聚合物減少，而填充的氫氧化鋁起到了稀釋作用。

3）覆蓋作用

反應(yīng)生成的氧化鋁和其它碳化物一起形成了一個阻燃屏障，抑制了火焰的蔓延。

4）碳化作用

阻燃劑在燃燒條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈脫水性物質(zhì)，使塑料碳化而不易產(chǎn)生可燃性揮發(fā)物，從而阻止火焰蔓延。

3、氫氧化鋁做為阻燃劑的優(yōu)勢

1）反應(yīng)過程吸熱降溫作用突出

氫氧化鋁中的結(jié)晶水含量高達(dá)34.46%，當(dāng)周圍溫度上升到300℃以上，這些水分全部析出。由于水的比熱大，當(dāng)其化為水蒸氣時需從周圍吸取大量熱能。氫氧化鎂也含結(jié)晶水，但含水率僅30.6%。而且氫氧化鎂不利于介電性能，適用性不如氫氧化鋁。

2）在阻燃過程中環(huán)保安全，不會產(chǎn)生毒氣。

3）對橡膠等制品具有補(bǔ)強(qiáng)作用

在氫氧化鋁粒度低至準(zhǔn)納米級時（徑≤2μm），還可以對橡膠等制品具有補(bǔ)強(qiáng)作用，而且隨著粒度越小，補(bǔ)強(qiáng)作用越強(qiáng)，阻燃效果也越好。

4）資源充足

氫氧化鋁制備加工工藝較為成熟，易得價廉。

氫氧化鋁阻燃性能的增強(qiáng)措施

1、超細(xì)化

氫氧化鋁粒度越低，不但比表面積越大，阻燃效果越好，還可以進(jìn)一步增強(qiáng)界面的相互作用，改善聚合物的力學(xué)性能。

2、高純化

提高氫氧化鋁的純度能夠顯著增強(qiáng)其阻燃效果。

3、表面活性劑處理

用陰離子、陽離子型表面活性劑如高級脂肪酸、醋類、醇類、酞氨類，對其表面進(jìn)行改性，以達(dá)到提高氫氧化鋁和樹脂之間的親和力，改善制品的性能，增加阻燃性，改善加工性能，使之同高分子材料間的相容性更好，并且進(jìn)一步增強(qiáng)橡膠、塑料等制品的抗沖擊能力。

4、偶聯(lián)劑表面處理

用偶聯(lián)劑對氫氧化鋁進(jìn)行表面改性是利用偶聯(lián)劑分子的基團(tuán)可以與氫氧化鋁的表面發(fā)生羥基反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，而偶聯(lián)劑分子的另一端則有親有機(jī)物性質(zhì)，可以與有機(jī)高分子發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械纏繞，從而把氫氧化鋁與聚合物這兩種性質(zhì)完全不同的材料牢固結(jié)合在一起，即借助偶聯(lián)劑在氫氧化鋁表面形成分子橋把性質(zhì)特殊的兩種材料連接在一起，從而使之與有機(jī)高分子材料的相容性得以提高，使無筋聚合物的抗拉強(qiáng)度、伸長率和抗沖擊性能明顯提高。

5、與其它阻燃劑的協(xié)同作用

單種阻燃劑發(fā)生增效作用是有限的，因而常常是把多種阻燃劑復(fù)配在一起，使它們相互增效，取長補(bǔ)短，達(dá)到降低阻燃劑的用量，提高材料阻燃性能、加工性能和力學(xué)性能的目的。

參考資料：

[1]王慶偉等.超細(xì)氫氧化鋁阻燃劑的制備、應(yīng)用及展望.

[2]武福運(yùn)等.多品種氫氧化鋁的應(yīng)用及生產(chǎn).礦產(chǎn)保護(hù)與利用

[3]黃東等.氫氧化鋁的阻燃性質(zhì)與應(yīng)用研究.北京航空材料研究院

[4]劉立華等.氫氧化鋁阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望.唐山師范學(xué)院

[5]趙光賢等.無機(jī)阻燃劑-氫氧化鋁.特種橡膠制品

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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