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为什么我们必须选择氢氧化铝作为阻燃剂?

什么是阻燃剂

阻燃剂是一种用于改善易燃易爆材料燃烧性能的特殊添加剂。它可以使材料具有阻燃、自熄和无烟的特性,从而有效提高材料的安全使用性能。阻燃剂一般可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类。有机阻燃剂阻燃效果优异,应用范围广,已被广泛使用。但其缺点也同样突出:具有腐蚀性,燃烧时会产生烟雾,并伴有有毒气体的生成。

无机阻燃剂具有较好的热稳定性,不产生腐蚀性气体和有毒气体,对环境的影响较小。与有机阻燃剂相比,无机阻燃剂更符合环境保护和消防安全要求。近年来,无机阻燃剂一直是研究热点,具有巨大的市场潜力。

无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、三氧化二锑、四硼酸钠等。其中,氢氧化铝是应用最广泛的无机阻燃剂,具有阻燃、抑烟、填充等功能,特别是表面改性的超细氢氧化铝,还能改善材料的力学性能。


氢氧化铝阻燃剂的优点

虽然有机阻燃剂中的溴化阻燃剂具有阻燃效率高、添加量少、应用范围广等优点,但为了顺应阻燃剂市场对高阻燃性、低烟、无害性的发展趋势,无机阻燃剂的开发和利用逐渐得到了更多支持。

超细氢氧化铝在室温下具有稳定的物理化学性质,燃烧时不产生二次污染,具有高白度和优异的色度指标。纳米氢氧化铝不仅可以提高阻燃聚合物的极限氧指数,增强其阻燃性能,还可以改善聚合物产品的表面光洁度、机械性能和电性能,并提高其抗漏电、抗电弧和耐磨性能。此外,氢氧化铝与其他阻燃剂的复合使用效果更佳,是一种具有广阔应用前景的无机阻燃剂。


氢氧化铝的阻燃机理

氢氧化铝的阻燃机理较为复杂,由以下几种协同机理构成:

1)该反应是吸热反应。
如上所述,氢氧化铝在加热条件下反应生成氧化铝和水。该反应是吸热反应,反应式为:


在此过程中,它不仅吸收热量并延缓聚合物的燃烧,而且反应释放的水蒸气还能稀释可燃气体和氧气,并参与凝聚相反应。

2)稀释作用:
除了第1)点提到的水蒸气可以稀释可燃气体和氧气外,氢氧化铝还起到填充作用,导致单位体积内聚合物含量降低,填充的氢氧化铝也起到稀释作用。3
)覆盖作用:
反应生成的氧化铝与其他碳化物共同形成阻燃屏障,抑制火焰蔓延。4
)碳化作用:
阻燃剂在燃烧条件下会产生强脱水物质,使塑料碳化,降低其产生可燃挥发物的可能性,从而阻止火焰蔓延。


不同行业对氢氧化铝的需求

优异的性能使氢氧化铝在许多行业中得到广泛应用。但不同行业对其质量的要求往往有所不同。

EVA泡沫材料

EVA泡沫材料是指以EVA和低密度聚乙烯为原料,添加其他添加剂,经模塑发泡或注塑发泡工艺制成的泡沫保温材料。由于其对环境相对友好,被广泛应用于室内和公共场所,因此对阻燃性能要求较高。

EVA泡沫材料的阻燃体系通常使用单一的氢氧化铝,添加量约为60%。由于添加量较大,对其稳定性、pH值稳定性以及产品中不得含有任何杂质都有严格的要求。这使得氢氧化铝的生产工艺非常严苛,价格也高于其他纳米级产品。

TPU

TPU的中文名称是热塑性聚氨酯弹性体。它具有优异的高拉伸强度、高拉力、高强度和耐老化性能,是一种成熟的环保材料。添加到TPU/TPE材料中的氢氧化铝必须首先具有小于2.0微米的粒径和均匀的粒径分布,这样才能更好地与其他材料融合,并提高材料的耐磨性和抗撕裂性。

其次,需要对氢氧化铝进行表面活化处理,使其能够与其他物质形成良好的结合。同时,表面活化处理还能提高氢氧化铝的加工流动性,使其更均匀地分散到材料中,从而产生良好的阻燃效果。