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氢氧化铝的表面改性处理
来源:世界化工网
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1.表面改性的作用
氢氧化铝作为无机填料和高分子材料在物理形态和化学结构上级不相同，两者亲和性极差。
为了改变它的表面活性，一般是通过加入合适大的表面活性剂或偶联剂来进行表面包覆处理，以达到如下目的。
①提高表面活性——增加氢氧化铝和树脂之间的亲和
力，改善物理机械性能。
②提高氢氧化铝掺入量——增加阻燃性以及减低制品
的成本。
③增加树脂加工流动性——改善加工性能。
④降低氢氧化铝表民吸湿率——提高阻燃制品的各种
电器性能。
2.表面处理方法
通常是采用所谓干法处理，即将氢氧化铝置于高效捏合设备（如高速混合机）中进行搅拌，将改性剂直接或经少量惰性溶剂稀释之后喷淋于氢氧化铝上充分参合，然后在一定温度下进行干燥。
常用的表面活性剂：硬质酸钠
常用的偶联剂：有机硅烷类，钛酸类，铝酸酯类
3.表面改性氢氧化铝的应用
将改性和未改性的氢氧化铝分别用于不饱和聚酯和环氧树脂中，结果见表4-11
从表4-11可以看出：改性氢氧化铝在不饱和聚酯中添加量可明显鞥及啊，而其物理机械新能保持不变，其中冲击强度和耐电弧性还有明显提高。
而其物理机械性能保持不变，其中冲击强度和耐电弧性还有名提高，在环氧树脂中，表面改性的氢氧化铝可以阻燃性从V-1级提高到V-0级。
第31卷第6期2008年12月山东陶瓷SHAN DONG CERAMICS Vol.31No.6Dec.2008收稿日期:2008210211・科学实验・文章编号:1005-0639(2008)06-0026-04纳米氢氧化铝的制备及亲油改性刘鲁梅,陈南博(青岛科技大学材料科学与工程学院,青岛266042)摘 要 采用均匀沉淀-共沸蒸馏法制备纳米氢氧化铝,考察了反应温度对粒径的影响;经硅烷偶联剂KH570改性后,纳米氢氧化铝的亲油性增强,能稳定分散在有机单体中。
关键词 纳米氢氧化铝;均匀沉淀法;表面改性中图分类号:TQ174文献标识码:A 氢氧化铝作为用量最大的无机阻燃剂之一,具有阻燃、消烟、填充三大功能,热稳定性好,在化学上是惰性的,具有无毒、不挥发、不产生腐蚀气体、发烟量少等优点,即不会产生二次污染,可广泛用于塑料、橡胶以及纸张、纤维中,是一种应用前景广阔的阻燃剂[1-4]。
但氢氧化铝亲水疏油,由于分子的极性较大及分子间氢键的影响,随着粒子的超细化,其粉体极易团聚,作为填充剂应用时在有机介质中难以分散,与基料之间结合力差,导致材料的加工和机械性能的下降;且因氢氧化铝的团聚,在基料中分散不均致使燃烧速度不均,氧指数偏差较大,导致其阻燃性能达不到阻燃要求。
为了改善纳米氢氧化铝与聚合物间的粘结力和界面亲和性,采用偶联剂对其进行表面处理是最为行之有效的方法之一[5,6]。
本文采用均匀沉淀———共沸蒸馏法制得纳米氢氧化铝,用硅烷偶联剂对氢氧化铝进行表面改性制得亲油性的纳米氢氧化铝;并通过聚合将改性纳米氢氧化铝原位包覆在聚合物纳米球中,证明了氢氧化铝亲油改性的成功。
1 实验1.1 原料九水硝酸铝(Al (O H )3・9H 2O ),分析纯,天津天大化工有限公司;尿素(CO (N H 2)2),分析纯,西安化学试剂厂;正丁醇(C H 3(C H )2CH 2O H ),分析纯,上海试剂一厂;硅烷偶联剂(KH570),分析纯。
氢氧化铝用途及性能氢氧化铝的主要应用：1、用作阻燃剂氢氧化铝填料是用作塑料和有机聚合物的一种理想的，环保的，环境友好型的阻燃剂填充料。
因为氢氧化铝填料为纯白色粉末状固体，粒度可按照加工生产，无毒无害，作为填料加工后白度不易改变，具有填充，阻燃，消烟三大功能。
当塑料或聚合物与外部热源接触而燃烧时，可分为以下几个阶段：加热、分解、起火、燃烧、蔓延。
所有阻燃剂的作用原理都是通过抑制上述的一个或是几个燃烧阶段来达到阻燃的目的的。
2、用作造纸填料氢氧化铝填料在造纸工业中主要用作表层涂料，填料以及生产不燃纸。
在国外，早在四，五十年代就开始和使用氢氧化铝填料作为涂布用颜料，而在我国还是空白。
氢氧化铝填料作为涂布颜料有许多优越性：白度高，粒度细且粒度分布均匀，呈片状品形，用它作颜料能提高涂布纸的白度，不透明度，平滑度及吸油墨性能。
用它代替二氧化钛，在不降低纸张白度及不透明度的前提下，能节约成本，提高成纸的光泽度，改善油印性能。
3、用作牙膏材料牙膏的主要用途是出去牙齿上粘附的污物，而对牙龈无损伤。
这就需要中性摩擦剂，而氢氧化铝填料所具有的轻度摩擦特性来清洁和磨光牙齿正好满足这一要求。
并且其化学惰性是其与牙膏中的其它配料相荣：再者，氢氧化铝填料具有良好的包弗性能，因此，氢氧化铝填料在药物牙膏和斯塔高档牙膏中油着广泛的应用。
4、用作化工原料因为氢氧化铝填料是一种大规模生产的，纯度很高的精炼产品，可以在强酸强碱中很快溶解。
因此氢氧化铝填料是许多种类铝盐的重要原料。
如明矾，聚合氯化铝。
在石油化工工业中，还可用于生产无林洗衣粉，催化剂载体，等各种石油化工行业。
氢氧化铝的主要性能：随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。
此时，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂等在内的高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要，并对人类的生产生活产生了巨大的影响。
在某些特殊场所（比如宇航和潜艇等），它们甚至已经开始替代传统材料。
氧化铝表面处理实验及其效果评定氢氧化铝受热放出三个结晶水，同时吸收大量热，是一咱质优价廉的无机消烟阻燃剂。
在塑料、橡胶中填加氢氧化铝，不仅具有阻燃、降低产品成本、增加产品白度的多重作用，其受热产生的水蒸汽还可稀释可燃气体浓度，使制品具有低发烟性能，和氯化石蜡、碳酸钙等受热产生有毒窒息性气体的阻燃剂相比，具有无可双拟的优势，是生产低烟无卤电缆、装饰材料的首选阻燃材料。
为了充分发挥氢氧化铝的阻燃性能和低发烟性能，许多塑料（橡胶）要求氢氧化铝有较大的填充量，但氢氧化铝填充量的增大会引发填充体系加工性能和机械强度大幅下降，模具麻损加在。
用硅烷、钛酸酯等偶联剂对氢氧化铝进行表面处理，较贺满地解决了这一问题，拓宽了氢氧化铝阻燃剂的应用范围。
表面处理氢氧化铝，在国内已逐步产业化，但各厂家的质量指标，仅有化学民分，白度，粒度几方面，与一般超细氢氧化铝无异，其表面改性的质量优劣，往往是由专业检测单位或使用厂家加入塑料等填充体系中，测试成型制品氧指数、机械性能来判定，所需检测设备复杂、检测周期长、费用昂贵，不能适应连续化生产的需要。
笔者在对表面处理氢氧化铝进行优化试验的过程中，验证了几种简单易行的表面化学评定方法，为制定表面处理氢氧化铝产品质量标准提供了一种途径。
一、表面处理试验1.1 原料：超细氢氧化铝：氢氧化铝含量〉96.5％平均粒度：4.66um白度95偶联剂：硅烷、钛酸酯、G－3、G－4、G－5，1.2 实验步骤：1）将氢铝倒入SHR型高速混合机高速搅拌，利用其自磨擦预热至一定温度2)根据偶然剂性质，分数次缓慢洒入或雾状喷入偶联剂3)继续高速混合一定时间，在较高温度内完成氢铝与偶联剂反应过程。
由此得到五种不同偶联剂表面处理氢氧化铝样品，分别定名为GAH－1，GAH－2，GAH－3，GAH－4,和GAH－5。
二、表面处理效果评定2.1 沉降性能：沉降性能主要是指粒子大溶剂中的沉降时间。
极性粒子易分散于与之能润湿的极性溶剂中，悬浮液较稳定，沉降时间较长，而在非极性液体中易于聚集，反之亦然。
橡胶阻燃剂氢氧化铝外观：氢氧化铝为白色粉末状或砂状晶体，并不应有杂物。
化学式：Al(OH) 3 ，白色晶体，密度 2.42克/厘米 3 ，300℃时失水生成氧化铝。
氢氧化铝难溶于水，是典型的两性氢氧化物，溶于酸生成铝盐，溶于强碱生成偏铝酸盐：2A1(OH) 3 +3H 2 SO 4 =Al 2 (SO 4 ) 3 ＋6H 2 OAl(OH) 3 ＋NaOH=NaAlO 2 ＋2H 2 O这是由于氢氧化铝溶液中存在着两性电离平衡。
氢氧化铝是弱电解质，电离出的H + 和OH - 都不多。
当它遇着酸时，酸中的H + 与溶液中的OH - 结合成水，促使它按碱式电离，平衡向右移动，从而使氢氧化铝不断溶解；当它遇着强碱时，碱中的OH - 跟溶液中的H + 结合成水，促使它按酸式电离，平衡向左移动，也使氢氧化铝不断溶解。
经过适当处理的氢氧化铝的表面有许多毛细孔，具有强吸附性，可用做吸附剂、媒染剂和净水剂。
氢氧化铝的悬浊液和干凝胶用做胃药，以中和胃酸和保护溃疡面。
氢氧化铝还是制造瓷釉、耐火材料、防水织物的原料。
氢氧化铝Al(OH)3的相对密度为2.42~2.70，初始脱水温度为180℃，加热到220℃以上，能吸热分解为氧化铝，在220~600℃释放水，这是其作为阻燃剂的主要原因。
它对大多数塑料、橡胶有优良的阻燃性和消烟性。
通常要求其填充量要大，故细度和表面改性是提高橡塑制品的关键在分层阻燃输送带和PVC、PVG整芯阻燃带中做阻燃剂，和三氧化二锑并用，起协同效应。
三氧化二锑分子式：Sb2O3性状：三氧化二锑又称俗称锑白，是一种二氧化物，有两种晶型，晶体结构主要为立方体型结晶。
三氧化二锑是一种纯净洁白的微细粉末，受热时显黄色，冷却后重新变为白色或灰色。
溶于浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、酒石酸、醋酸、草酸等，不溶于水、乙醇、稀硫酸和有机溶剂。
对鼻、眼、咽喉有刺激作用，与皮肤接触可引发皮炎。
用途：三氧化二锑广泛应用于PVC、PP、PE、PS、ABS、PU等塑料中作阻燃剂，阻燃效率高，对基材力学性能影响小。
第32卷第4期2005年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.32,No.42005纳米改性氢氧化铝(CG 2ATH )表面处理工艺对纳米CG 2ATH /PA6复合材料力学性能的影响段国萍 张鹏远 陈建峰3(北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京 100029)摘 要:用偶联剂对纳米改性氢氧化铝(CG 2A TH )进行了表面处理,制备出纳米CG 2A TH/PA6复合材料。
研究了偶联剂用量、偶联剂种类及CG 2A TH 的改性温度对复合材料力学性能的影响。
结果表明:填充表面处理后的CG 2A TH ,可以大幅提高复合材料的力学性能;填充用A 1偶联剂表面处理,偶联剂质量分数为110%,改性温度为75～80℃条件下处理的CG 2A TH ,得到的复合材料的力学性能最好;表面处理明显提高了CG 2A TH 在PA6中的分散性。
关键词:表面处理;尼龙6;力学性能中图分类号:TQ3141248收稿日期:2004209224基金项目:国家863计划(2002AA302605)第一作者:女,1980年生,硕士生3通讯联系人E 2mail :zhangpy @ PA6是尼龙系列中产量最大,用途最广的品种之一。
当PA6用作汽车和电子电器中的电气部件时必须用阻燃型的PA6,且消耗量大,因此阻燃PA6的研究十分重要[122]。
目前阻燃尼龙使用的阻燃剂主要是卤系阻燃剂和红磷,前者阻燃的尼龙燃烧时放出大量有毒气体及烟雾,严重危害环境及人类健康;后者阻燃的尼龙因呈红色而使应用受到限制。
因此,低烟、无毒及本色尼龙及合金的开发已成为阻燃聚酰胺发展的方向[3]。
氢氧化铝兼具填充、阻燃、抑烟等多种功能,是使用量最大的安全绿色无机阻燃剂。
普通氢氧化铝的缺点是脱水温度低(230℃左右),不能对加工温度较高的PA6进行阻燃;而且粒径较大,加入后会大大影响材料的力学性能[4]。
表面技术第51卷第2期硅橡胶表面老化、改性与修复的研究潘伟斌1，万小东2，南敬2，成保拓1，代思雨1，吴仲岿1（1.武汉理工大学 材料科学与工程学院，武汉430070；2.电网环境保护国家重点实验室，武汉430074）摘要：主要探讨了硅橡胶表面产生电晕老化的原因和电晕老化的评估方法，并介绍了氢氧化铝（ATH）等无机填料对硅橡胶表面抗电晕老化改性的影响，归纳了硅橡胶表面紫外老化发生的机理以及相应的紫外老化评估手段。
另外，讨论了二氧化钛、二氧化铈等光屏蔽剂以及紫外线吸收剂对硅橡胶表面耐紫外辐照老化性能的作用，总结了硅橡胶表面出现热老化的原因、相应的热老化评估方法以及当前国内外改善硅橡胶表面耐热老化性能常用的方法。
论述了硅橡胶老化表面修复的最新研究进展。
最后，提出了目前国内外学者在硅橡胶表面老化研究方面存在的一些问题，并对未来的发展方向进行了展望。
关键词：硅橡胶；电晕老化；紫外老化；热老化；表面改性；表面修复中图分类号：TQ333.93文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)02-0108-08DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.02.010Research on Aging, Modification and Repair of Silicone Rubber Surface PAN Wei-bin1, WAN Xiao-dong2, NAN Jing2, CHENG Bao-tuo1, DAI Si-yu1, WU Zhong-kui1(1. School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China;2. State Key Laboratory of power grid environmental protection, Wuhan 430074, China)ABSTRACT: This paper mainly discusses the causes of corona aging on the surface of silicone rubber and the corresponding evaluation methods of corona aging, and introduces the influence of inorganic fillers such as aluminum hydroxide (ATH) on the modification of anti corona aging of silicone rubber surface; The mechanism of UV aging on the surface of silicone rubber and the corresponding evaluation methods of UV aging are summarized. In addition, the effects of light-shielding agents such as titanium dioxide, cerium dioxide and ultraviolet absorbers on the UV radiation aging resistance of silicone rubber surface are discussed; the reasons for thermal aging on the surface of silicone rubber, the corresponding evaluation methods of thermal aging and the common methods to improve the surface heat aging performance of silicone rubber are summarized. The latest research progress of aging surface repair of silicone rubber is discussed. Finally, some problems existing in the research of aging of silicone rubber surface by domestic and foreign scholars are put forward, and the future development direction is prospected.KEY WORDS: silicon rubber; corona aging; UV aging; thermal aging; surface modification; surface repair收稿日期：2021-03-15；修订日期：2021-06-07Received：2021-03-15；Revised：2021-06-07基金项目：电网环境保护国家重点实验室开放基金（GYW51201901305）Fund：Open Fund of State Key Laboratory of Power Grid Environmental Protection (GYW51201901305)作者简介：潘伟斌（1997—），男，硕士研究生，主要研究方向为高分子材料。
