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【深涂学会 科普知识】超细氢氧化铝行业技术现状及发展趋势分析超细粉体通常是指尺寸小于1μm的微小固体颗粒,属于微观粒子和宏观物体之间的过渡区域,具有一系列优异的物理、化学性质。超细粉体制备技术的研究和开发已成为当今化学工程与材料科学领域的前沿和世界高科技竞争的热点之一。 随着氢氧化铝的超细化,表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应等,从而使其在化学活性、电学、表面性能等方面表现出独特的性能,并具有了许多特殊功能。超细氢氧化铝因具备阻燃、抑烟、填充、环保等多重功能,且能与磷等多种物质产生协同阻燃效应,已成为电子、化工、电缆、塑料、橡胶等行业中重要的环保型阻燃剂。 在塑料、橡胶等高级复合材料中添加超细氢氧化铝,不仅使产品具有阻燃抑烟效果,而且抗漏电、耐电弧、耐磨性能增强,因此,在低烟无卤电线电缆、复合绝缘子、覆铜板等领域具有广泛用途。 1、超细氢氧化铝制备技术 截至目前,行业内大规模生产超细氢氧化铝的企业主要采用种分工艺生产超细氢氧化铝。种分工艺是指通过在铝酸钠溶液中添加活性晶种,并依靠过饱和度的驱动,从铝酸钠溶液中结晶析出超细氢氧化铝的生产工艺。其中,活性晶种制备为种分工艺关键环节。 规模化生产的主流种分工艺技术流派主要为硫酸铝中和晶种法、碳酸氢钠中和晶种法、机械研磨晶种分解法。全球范围内,美国邱博、德国纳波泰、日本住友、昭和电工等主要采用硫酸铝中和晶种法和机械研磨晶种分解法,其生产技术及产品质量均属于全球领先水平。国内山东新材料是我国最早采用机械研磨晶种分解法生产超细氢氧化铝阻燃剂的企业。中州新材料是国内最早采用硫酸铝中和晶种法生产超细氢氧化铝阻燃剂的企业。 行业内部分企业通过物理研磨法制备超细氢氧化铝粉体。物理研磨法与种分工艺相比,规模化生产存在产品粒径粗、大小不一、晶体缺陷多等不足,因此物理研磨法技术路线难于大规模生产,在下游高标准产品的规模化使用中受到较大限制。 2、超细氢氧化铝主要技术发展方向 在高分子材料中,提高超细氢氧化铝填充量有助于增强复合材料的阻燃性能;但是氢氧化铝是典型的极性无机材料,与有机聚合物特别是非极性聚烯烃的相容性差,界面结合力小,填充量的增加也会导致复合材料加工性能和机械性能下降。 开发具有“高填充、高阻燃、高力学性能”特性的超细氢氧化铝是行业内主流企业的技术研发重点和技术发展方向。同时,如何实现“高填充、高阻燃、高力学性能”特性的超细氢氧化铝的大批量产业化生产,保持批间稳定且成本可控是行业内主流企业亟需解决的问题。 (1)粉体粒径分布集中化 超细氢氧化铝产品的粒径正态分布的标准差越小,性能表现越一致,下游高分子材料的加工和使用性能越均匀稳定。因此在生产超细氢氧化铝的过程中,最重要的考量因素是粒径分布的集中度。 (2)粉体粒度纳米化 降低超细氢氧化铝的粒径大小具有显著应用价值。但粒度纳米化也会导致粉体严重团聚,影响超细氢氧化铝在下游产品的应用性能,如何实现超细氢氧化铝纳米粉体的高度分散化是技术难点。通过特殊的解聚技术或表面改性技术以实现纳米氢氧化铝粉体的分散是技术发展方向之一。 (3)粉体表面改性化 表面改性指的是采用一定方法对超细氢氧化铝的表面进行处理、修饰及加工,有目的的改变其表面的物理、化学性质,以满足加工及应用需求。通过表面改性,可以改变粒子表面的电性、磁性、表面张力及空间位阻等,提高其在介质中的分散性,进而提升其与下游高分子材料的相容性,减轻或消除由于添加超细氢氧化铝而导致的下游高分子材料脆化或性能下降的情形,从而拓展超细氢氧化铝阻燃剂的下游应用范围。 (4)阻燃复配协同化 不同类型的阻燃剂具有不同的优势特征,为更好的适应下游材料制品的需求,多种阻燃剂的复配协同就成为重要的研究课题之一。目前,与磷氮系、氢氧化镁等阻燃剂的复配协同技术是超细氢氧化铝阻燃剂的重要研发方向。 (5)产品成分高纯化 超细氢氧化铝阻燃剂产品的纯度直接影响其性能表现,氧化铁和氧化钠等杂质的存在会降低下游高分子材料的绝缘性和热稳定性。 (6)提高热稳定性 普通氢氧化铝通常在 180℃-220℃间即开始脱除结晶水,加工过程中温度过高时氢氧化铝会脱水并形成气泡,影响下游产品的力学性能。 团结 务实 创新 发展 |