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氢氧化铝是一种白色或浅白色的粉末,相对密度2.42,莫氏硬度3 .0当温度加热到高于320℃时A工((OH)。因失去水而损失重量的34.6%。国内外市场上为阻燃剂用的氢氧化铝,主要是a一三水和氧化铝 (ATH),常用a-A120.3 H20表示。它是结晶或无定形的白色粉末,晶体结构是由紧密堆积的经基离子以AB双层的方式构成,而铝离子处于上述堆积的9s基离子之中,在所有形成的八面体空隙是空着的,这种紧密堆积的经基离子就是构成一种层状结构,相邻两层以经基离子所形成的氢键相连接.
1.1氢氧化铝的性质
氢氧化铝受热分解成A1203和水,反应如下:2a-A1203. 3H20-+A1203+3H20。在235-500℃范围内测得的数据表明,本反应的吸热量为1967.2K1/kg,吸收这样大的热量是使其具有阻燃作用的*主要原因。氢氧化铝受热脱水和相变非常复杂,根据差热曲线上有3个吸热峰可推断,其结晶水的失去分3个阶段进行。第1个吸热峰在235℃左右,相当于α一三水合氧化铝转化为α一氧化铝单水合物,即a -A1203. 3H20->a.一A1203.H20十2 H20。第2个吸热峰在300℃左右,相当于α一三水合氧化铝转化分解为X- A1203,即a -A1203. 3Hz0--)-X- A1203 +3H20。第3个吸热峰在530℃左右,相当于a一氧化铝单水合物分解转化为γ一Al 203,即a -A1203 . H20-γ,一A120, +H:0,氢氧化铝开始脱水的温度、*大吸热峰因氢氧化铝颗粒大小及分布、加热条件及杂质含量的不同而有些差异,因此,选用氢氧化铝做阻燃剂时,要根据聚合物基体材料的热分解温度及成型加工温度的要求选择好氢氧化铝的质量指标。
1.2氢氧化铝的阻燃机理
一般的观点认为ATH的阻燃作用是几种机理协同作用的结果。因此,ATH的阻燃机理可以归纳如下:
(1)吸热作用:在300一350℃脱水吸热,拟制聚合物的温升;
(2)稀释作用:ATH填充,使可燃性气体和氧气的浓度下降。ATH脱水放出的水汽稀释可燃性气体和氧气的浓度,可阻止燃烧;
(3)覆盖作用:ATH脱水后在可燃物表面生成A1203保护膜隔绝氧气,可阻止燃烧;
(4)碳化作用:阻燃剂在燃烧条件下产生强烈脱水性物质,使塑料碳化而不易产生可燃性挥发物,从而阻止火焰蔓延。
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