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【深涂學(xué)會 科普知識】超細氫氧化鋁行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析
超細粉體通常是指尺寸小于1μm的微小固體顆粒,屬于微觀粒子和宏觀物體之間的過渡區(qū)域,具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì)。超細粉體制備技術(shù)的研究和開發(fā)已成為當(dāng)今化學(xué)工程與材料科學(xué)領(lǐng)域的前沿和世界高科技競爭的熱點之一。
隨著氫氧化鋁的超細化,表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,產(chǎn)生了塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等,從而使其在化學(xué)活性、電學(xué)、表面性能等方面表現(xiàn)出獨特的性能,并具有了許多特殊功能。超細氫氧化鋁因具備阻燃、抑煙、填充、環(huán)保等多重功能,且能與磷等多種物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同阻燃效應(yīng),已成為電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業(yè)中重要的環(huán)保型阻燃劑。 在塑料、橡膠等高級復(fù)合材料中添加超細氫氧化鋁,不僅使產(chǎn)品具有阻燃抑煙效果,而且抗漏電、耐電弧、耐磨性能增強,因此,在低煙無鹵電線電纜、復(fù)合絕緣子、覆銅板等領(lǐng)域具有廣泛用途。 1、超細氫氧化鋁制備技術(shù) 截至目前,行業(yè)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)超細氫氧化鋁的企業(yè)主要采用種分工藝生產(chǎn)超細氫氧化鋁。種分工藝是指通過在鋁酸鈉溶液中添加活性晶種,并依靠過飽和度的驅(qū)動,從鋁酸鈉溶液中結(jié)晶析出超細氫氧化鋁的生產(chǎn)工藝。其中,活性晶種制備為種分工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 規(guī)�;a(chǎn)的主流種分工藝技術(shù)流派主要為硫酸鋁中和晶種法、碳酸氫鈉中和晶種法、機械研磨晶種分解法。全球范圍內(nèi),美國邱博、德國納波泰、日本住友、昭和電工等主要采用硫酸鋁中和晶種法和機械研磨晶種分解法,其生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量均屬于全球領(lǐng)先水平。國內(nèi)山東新材料是我國最早采用機械研磨晶種分解法生產(chǎn)超細氫氧化鋁阻燃劑的企業(yè)。中州新材料是國內(nèi)最早采用硫酸鋁中和晶種法生產(chǎn)超細氫氧化鋁阻燃劑的企業(yè)。 行業(yè)內(nèi)部分企業(yè)通過物理研磨法制備超細氫氧化鋁粉體。物理研磨法與種分工藝相比,規(guī)模化生產(chǎn)存在產(chǎn)品粒徑粗、大小不一、晶體缺陷多等不足,因此物理研磨法技術(shù)路線難于大規(guī)模生產(chǎn),在下游高標準產(chǎn)品的規(guī)模化使用中受到較大限制。
2、超細氫氧化鋁主要技術(shù)發(fā)展方向 在高分子材料中,提高超細氫氧化鋁填充量有助于增強復(fù)合材料的阻燃性能;但是氫氧化鋁是典型的極性無機材料,與有機聚合物特別是非極性聚烯烴的相容性差,界面結(jié)合力小,填充量的增加也會導(dǎo)致復(fù)合材料加工性能和機械性能下降。 開發(fā)具有“高填充、高阻燃、高力學(xué)性能”特性的超細氫氧化鋁是行業(yè)內(nèi)主流企業(yè)的技術(shù)研發(fā)重點和技術(shù)發(fā)展方向。同時,如何實現(xiàn)“高填充、高阻燃、高力學(xué)性能”特性的超細氫氧化鋁的大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),保持批間穩(wěn)定且成本可控是行業(yè)內(nèi)主流企業(yè)亟需解決的問題。 (1)粉體粒徑分布集中化 超細氫氧化鋁產(chǎn)品的粒徑正態(tài)分布的標準差越小,性能表現(xiàn)越一致,下游高分子材料的加工和使用性能越均勻穩(wěn)定。因此在生產(chǎn)超細氫氧化鋁的過程中,最重要的考量因素是粒徑分布的集中度。 (2)粉體粒度納米化 降低超細氫氧化鋁的粒徑大小具有顯著應(yīng)用價值。但粒度納米化也會導(dǎo)致粉體嚴重團聚,影響超細氫氧化鋁在下游產(chǎn)品的應(yīng)用性能,如何實現(xiàn)超細氫氧化鋁納米粉體的高度分散化是技術(shù)難點。通過特殊的解聚技術(shù)或表面改性技術(shù)以實現(xiàn)納米氫氧化鋁粉體的分散是技術(shù)發(fā)展方向之一。 (3)粉體表面改性化 表面改性指的是采用一定方法對超細氫氧化鋁的表面進行處理、修飾及加工,有目的的改變其表面的物理、化學(xué)性質(zhì),以滿足加工及應(yīng)用需求。通過表面改性,可以改變粒子表面的電性、磁性、表面張力及空間位阻等,提高其在介質(zhì)中的分散性,進而提升其與下游高分子材料的相容性,減輕或消除由于添加超細氫氧化鋁而導(dǎo)致的下游高分子材料脆化或性能下降的情形,從而拓展超細氫氧化鋁阻燃劑的下游應(yīng)用范圍。 (4)阻燃復(fù)配協(xié)同化 不同類型的阻燃劑具有不同的優(yōu)勢特征,為更好的適應(yīng)下游材料制品的需求,多種阻燃劑的復(fù)配協(xié)同就成為重要的研究課題之一。目前,與磷氮系、氫氧化鎂等阻燃劑的復(fù)配協(xié)同技術(shù)是超細氫氧化鋁阻燃劑的重要研發(fā)方向。 (5)產(chǎn)品成分高純化 超細氫氧化鋁阻燃劑產(chǎn)品的純度直接影響其性能表現(xiàn),氧化鐵和氧化鈉等雜質(zhì)的存在會降低下游高分子材料的絕緣性和熱穩(wěn)定性。 (6)提高熱穩(wěn)定性 普通氫氧化鋁通常在 180℃-220℃間即開始脫除結(jié)晶水,加工過程中溫度過高時氫氧化鋁會脫水并形成氣泡,影響下游產(chǎn)品的力學(xué)性能。 團結(jié) 務(wù)實 創(chuàng)新 發(fā)展 |









