提高阻燃级氢氧化铝失水温度的工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义

氢氧化铝作为阻燃填充剂，氢氧化铝是塑料和有机聚合物一种理想的阻燃剂填充料。因为氢氧化铝为白色粉末，物理性质和化学化学性质稳定，不吸潮，粒度可按需要加工生产，无毒无害，熟化时白度不变，具有填充、阻燃、消烟三大功能。氢氧化铝分解时大量吸热．因此，当含氢氧化铝的聚合物加热时，氢氧化铝因分解吸热，从而抑制聚合物温度的升高，降低其分解率；其次氢氧化铝在受热分解时放出水蒸汽，不会产生有毒、可燃或有腐蚀性的气体，同时稀释了聚合物分解所产生的各种可燃气体，使起火更加困。因此，氢氧化铝是用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂。就消耗量而言，在所有阻燃剂中稳居首位。产品无毒、价格低廉成为目前理想的环保绿色产品，其发展速度很快，占阻燃剂总耗量的45%左右。

然而其初始失水温度低的缺陷，大大限制了它的应用领域。普通氢氧化铝热稳定性稍差，初始失水温度较低，实验证明，氢氧化铝经过160℃长期加热时，结晶水就会有微量析出，在180℃加热时，可以明显观察到结晶水的脱除，加热温度超过200-220℃时，氢氧化铝就会明显脱除结晶水，许多热塑性塑料和高温橡胶密炼和成型加工温度都超过220℃，在加工过程中添加氢氧化铝会脱水形成气泡，从而影响制品力学性能。因此，研究提高氢氧化铝热稳定性的工艺有着较大的实际应用价值。

2. 国内外研究现状分析

美国是应用阻燃剂最大的国家。1992年为38. 6 kt ,到1996 年增加到452. 3 kt ,其中以al (oh) 3 等无机阻燃剂为主,占50 %以上。欧洲阻燃剂的消费量仅次于树脂和填充剂居第三位。1992 年为167. 1kt ,1996 年达233. 1 kt ,其中以al (oh) 3 的消费量最大,发展较快,其占比例由32. 4 %升为34. 3 %。日本阻燃剂消费量居世界第三位。1992年总消费118. 2 kt , 其中al ( oh) 3 为41. 7 kt , 占总量的35. 3 %; 1996 年达180. 8 kt , al (oh) 3 为77. 5 kt , 占总量的42. 8 %[23 ] 。总体上看,发达国家阻燃剂消费量大,发展快,其中al (oh) 3 等无机阻燃剂占很大比重,且所占份额有上升的趋势。

我国阻燃剂的研制、生产和应用起步较晚,同发达国家还有很大的差距,主要体现在产量低、品种少。1985 年产量仅1 kt 。品种也仅为氯化石蜡等极少数。但近年来我国阻燃剂工业发展较快,1993 年阻燃剂产量约为100 kt ,1995 年约为110 kt ,1996 年全国阻燃剂的生产能力约150 kt ,产量130 kt 。其中氯系阻燃剂(主要是氯化石蜡) 产量最大,约100 kt ,占总产量的77 %。无机阻燃剂(包括al (oh) 3 、mg (oh) 2 、硼酸锌、氧化锑等) 居次,为20 kt ,占15. 4 %。其余分别为溴系阻燃剂5 kt , 占3. 8 % , 磷系阻燃剂4 kt , 占31 % ,其他占0. 7 % 。

近年来，随着重大火灾次数的增多以及塑料焚烧造成的二次污染等问题的出现，使得有机阻燃剂的应用受到了限制。而无毒、高效、抑烟的无机系列阻燃剂，特别是氢氧化铝和氢氧化镁完全符合当今阻燃剂向环保型发展的大趋势，市场越来越广阔。发达国家和地区以及中国阻燃剂产品结构如表1 所示。

3. 研究的基本内容与计划

一：磷酸处理氢氧化铝的改性属于干法改性工艺，将改性剂直接喷洒到氢氧化铝微粉中。所以我的第一个改性方案是无机包覆层处理。利用磷酸钠进行改性，磷酸钠与磷酸改性处理机理相似，在氢氧化原铝表面形成均一的磷酸铝保护膜。

（1）分散体系对样品失重率影响

分别取磷酸钠与酒精、水配成溶液，分5次均匀地喷入到氢氧化铝微粉中，在万能粉碎机里高速混合后干燥取样。测定失重率。

4. 研究创新点

我采用干法和湿法两种方法对氢氧化铝进行改性。

利用磷酸钠进行干性改性，在氢氧化原铝表面形成均一的磷酸铝保护膜。

硅酸，进行湿法表面改性，硅酸会与氢氧化铝发生了化学反应生成的硅酸盐熔点高，化学性质稳定。