氫氧化鋁粉末具有阻燃、消煙、填充等多重功能，能與磷等多種物質(zhì)協(xié)同阻燃，具有良好的協(xié)同阻燃作用，是電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業(yè)中的重要環(huán)保阻燃劑。

氫氧化鋁作為填充型無(wú)機(jī)阻燃劑，其阻燃效果需達(dá)到40%以上，甚至60%以上，但填充量過(guò)高不僅會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的力學(xué)性能，還會(huì)使產(chǎn)品擠出和加工性能變差。所以必須進(jìn)行表面改性。

氫氧化鋁常用的表面改性劑

1.偶聯(lián)劑

偶聯(lián)劑是兩性結(jié)構(gòu)物質(zhì)，分子中的一部分可以與氫氧化鋁填料表面上的各種官能團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)大的化學(xué)鍵合；另一部分則可以與有機(jī)高分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理纏繞，從而使氫氧化鋁填料與兩種性質(zhì)差別較大的材料牢固地結(jié)合在一起，在塑料、橡膠等復(fù)合材料中使用偶聯(lián)劑還可以改變體系的流變性能，增加氫氧化鋁填料的添加量，減少?gòu)?fù)合材料中母體的用量，降低生產(chǎn)成本。

由含鋁酸鋯的低相對(duì)分子量的無(wú)機(jī)高分子在分子主鏈上絡(luò)合兩種有機(jī)配位基構(gòu)成，其中一種配位基能使偶聯(lián)劑具有良好的羥基穩(wěn)定性，另一種配位基能使偶聯(lián)劑具有良好的有機(jī)反應(yīng)性，對(duì)氫氧化鋁填料具有良好的改性效果。

目前已有100多種硅烷偶聯(lián)劑，按其分子結(jié)構(gòu)可將有機(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。伽瑪射線-官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑是最穩(wěn)定的，它對(duì)熱塑性和熱固性的氫氧化鋁進(jìn)行改性處理，提高制品的強(qiáng)度非常顯著。官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑的穩(wěn)定性介于β和γ之間，除了提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能外，還使產(chǎn)品的電性能和防潮性能得到了提高，用氫氧化鋁改性后的產(chǎn)品適于電線電纜工業(yè)使用。

2、優(yōu)質(zhì)脂肪酸及其鹽

高脂脂肪酸及其鹽是最早使用的礦物表面改性劑，其主要成分為硬脂酸和硬脂酸鹽。脂肪酸分子的分子結(jié)構(gòu)上，一端是長(zhǎng)鏈烷基，另一端是羧基和金屬鹽，它們能與氫氧化鋁表面官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。超細(xì)氧化鋁粉末與高級(jí)脂肪酸及其鹽進(jìn)行偶聯(lián)劑處理，可以提高粉末與聚合物的親和力，改善粉末的機(jī)械性能和加工性能。

3、不飽和有機(jī)酸

含有一個(gè)或多個(gè)不飽和雙鍵和一個(gè)或多個(gè)羥基的不飽和有機(jī)酸分子。改性不飽和有機(jī)酸的碳原子數(shù)通常小于10個(gè)。不飽和有機(jī)酸主要有：丙烯酸，甲基丙烯酸，桂皮酸等。一般認(rèn)為，較強(qiáng)的酸性更易形成離子鍵，故多選用丙烯酸或甲基丙烯酸。不同種類的有機(jī)酸可單獨(dú)或混用，處理含堿金屬離子礦物氫氧化鋁粉，效果更佳。

4、有機(jī)硅

高聚物有機(jī)硅也稱為硅油，是一類以硅氧鍵(Si-O-Si)為骨架、硅原子上接有機(jī)組分的聚合物。常用于含氫的聚甲基硅氧烷、羥基封端聚二甲基硅氧烷等。

氫氧化鋁表面改性效果的評(píng)價(jià)。

A.吸油試驗(yàn)。

吸油性能主要是確定一定量氫氧化鋁粉末在達(dá)到飽和浸潤(rùn)時(shí)所需的蓖麻油量，用來(lái)表征一定量氫氧化鋁粉末在達(dá)到飽和浸潤(rùn)時(shí)所需的樹(shù)脂量。氫氧化鋁粉體經(jīng)表面改性后，吸油率有一定程度的變化。如果使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)超細(xì)氧化鋁粉末進(jìn)行改性，吸油率將降低約10%。

試驗(yàn)方法如下：將超細(xì)氫氧化鋁粉稱取干燥試樣10g，放于燒杯內(nèi)，用滴定管滴加蓖麻油，用玻璃棒輕輕攪拌，使樣品浸潤(rùn)均勻成團(tuán)狀。對(duì)每100g氫氧化鋁吸附蓖麻油的量即為超細(xì)氫氧化鋁粉的吸油率進(jìn)行了計(jì)算。

(2)激活指數(shù)。

活性指數(shù)是評(píng)價(jià)表面改性效果的一種指標(biāo)，它以改性后浮于水面上的氫氧化鋁量占?xì)溲趸X總量的百分率為指標(biāo)。超細(xì)氫氧化鋁粉末由于其表面改性劑和處理方式的不同，使得改性后的粉末有的浮在水面，有的沉入水中。

硬脂酸鈉、鈦酸酯等濕法改性，疏水性硅烷干法改性，超細(xì)氫氧化鋁粉體可采用活化指數(shù)評(píng)價(jià)改性效果，而親水性硅烷干法改性，超細(xì)硅烷干法改性，可將超細(xì)氫氧化鋁粉體沉入水中，活化指數(shù)不能評(píng)價(jià)改性效果，是一種準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)方法，還是IR測(cè)試。

(3)SEM試驗(yàn)。

用電子顯微鏡對(duì)改性前后氫氧化鋁粉末的形貌進(jìn)行了掃描分析，通過(guò)電鏡觀察，改性粉末在基體中的分散程度明顯優(yōu)于未改性粉末。

未經(jīng)改性處理的氫氧化鋁在PVC基體中存在著聚集、不均勻分散，顆粒與PVC基體樹(shù)脂之間存在明顯的相界面，顆粒表面不能被基體樹(shù)脂充分浸潤(rùn)，表明在超細(xì)氫氧化鋁與PVC的邊界面上出現(xiàn)了斷裂。但改性氫氧化鋁在PVC基體中的分散比較均勻，顆粒間仍存在著團(tuán)聚現(xiàn)象，但改觀較大，以小團(tuán)聚的形式分散在復(fù)合材料中。

(4)FTIR試驗(yàn)。

利用FTIR和FTIR技術(shù)可以對(duì)氫氧化鋁粉末表面基團(tuán)的變化進(jìn)行分析。

5、測(cè)定產(chǎn)品的性能

對(duì)改性后和未改性的氫氧化鋁粉末制品進(jìn)行氧指數(shù)、抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)測(cè)試，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)改性后制品的阻燃性和力學(xué)性能都有明顯提高。