中国粉体网讯  无机两性氢氧化物——氢氧化铝（Al(OH)₃、ATH）具有高效的阻燃、抑烟和填充特性，受热分解后不产生有毒气体、腐蚀气体，可用作高分子有机材料的填充阻燃剂。目前，采用ATH做阻燃剂的用量逐年递增，ATH已成为全球最重要的无机阻燃剂。

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先做好改性，再谈阻燃

一般情况下，厂家通常将粉体ATH填充到易燃材料里或在易燃材料表面涂抹一层成分含有ATH的阻燃漆，从而提高高分子有机物的阻燃性能，因此ATH与易燃高聚物材料应具有良好的相容性，填入高聚物材料时还需要具有良好的分散性，但ATH是一种无机氢氧化物，与高分子有机高聚物在物理和化学性质上差别很大，两者亲和力很弱，如若直接混合，必会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机械性能，造成应力集中等问题，影响聚合物的性能。

而且由于ATH含有三个羟基基团（-OH），表面不对称，具有很强的极性，表面羟基表现为亲水疏油，填充入高分子有机物中很容易产生团聚，直接影响材料的力学性能与机械性能。

因此，氢氧化铝在使用前需要先进行表面改性。

氢氧化铝的表面改性

表面改性是优化无机粉体材料性能的关键技术之一，对提高无机粉体的应用性能和价值起着至关重要的作用。无机粒子的表面改性是指在无机粒子的表面吸附或包裹另一种或多种物质，形成核壳复合结构，这个过程实际上是不同物质的复合过程。

表面改性过程示意图

改性剂种类和特征

粉体表面改性剂种类繁多，但尚未有一个标准的分类方法，无机粉体改性的改性剂主要分为表面活性剂与偶联剂这两大种。

（1）偶联剂

偶联剂适用于各种不同的有机高聚物与无机填料的复合材料体系中，经过偶联剂表面改性后的无机材料，增加了其与高聚物的相容性与分散性，无机材料表面从亲水疏油变成了亲油疏水，与有机高聚物亲和性增加，即使增大使用量，仍可相对较好的均匀分散，从而提升其力学性能和机械性能，改善其制品的综合性能。

偶联剂与无机粒子表面结合示意图

偶联剂的种类较多，按化学结构和组成成分可分为有机络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物四大类。

（2）表面活性剂

表面活性剂是指使用极少量该物质即能显著改变物质表面或界面性质的物质，包括阴离子型、阳离子型以及非离子型，如高级脂肪酸及其盐、醇类、胺类和酯类等。其分子结构特点是一端为长链烷基，结构与聚合物分子相近，另一端为羧基、醚基、氨基等极性基团，可与无机填料粒子发生物理或化学吸附，从而覆盖在粒子表面。表面活性剂吸附在粒子表面形成一层分子膜，可以增大颗粒间距，阻碍粒子之间的相互触碰，避免架桥羟基和真正化学键的形成，另外，表面活性剂还可以使粒子的表面张力减弱。

改性效果如何得知？

改性之后的氢氧化铝靠不靠谱？有多靠谱？这就需要对改性效果予以评价表征。

目前，对于氢氧化铝阻燃剂阻燃效果的评价，可以通过直接方法测试材料的氧指数、垂直水平燃烧指数、发烟量、热重分析、燃烧时的力学性能等进行表征测试；也可通过间接的方法，测量粉体吸光度、活化指数、吸油值等对其改性效果进行间接测试。

（1）吸光度

ATH未改性前表面羟基是亲水疏油的，可以溶解在水中或自由沉降于水底；经过改性剂改性后的ATH表面变为亲油疏水，表面性质与未改性前相比截然相反，不能溶解或沉在水底，只能漂浮在水面；但改性后的ATH却可以很好的溶解或沉淀在油质中（如液体石蜡），如果改性效果越好，则ATH在油（液体石蜡）中溶解度越好；溶解度越高，当光透过溶解改性ATH的油（液体石蜡）时，透过的光越少，吸收的光越多，吸光度越大，改性效果越好。

（2）活化指数

未改性的ATH由于表面羟基（-OH）的性质，极性非常强，可以溶解或自由沉降于性质相似的水中。经过改性后的ATH，表面附着了一层亲油基，表面羟基（-OH）被包覆在内；改性效果越好的ATH表面亲油基包覆率越高，漂浮在水面的改性ATH越多。

（3）吸油值

测量吸油值需要在ATH中加入蓖麻油进行搅拌，改性前的ATH由于其亲水疏油的性质，需要更多的蓖麻油才能成球，经表面改性后变为亲油疏水，提高了ATH在聚合物中的分散性，减少了由于粉体之间的团聚而形成的空隙，所用蓖麻油用量减少，因而用量越少改性效果越好。

参考来源：

[1]万赈民.改性氢氧化铝粉体制备及其阻燃温拌沥青的性能

[2]李云峰.超细氢氧化铝粉体的表面改性及其阻燃研究

（中国粉体网/山川）

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