表面活性剂对氢氧化铝表面改性的研究

氢氧化铝(ATH)是一种重要的无机化工原料，

但是ATH是一种表面极性强、亲水疏油特征明显的物质，与弱极性的有机高分子材料表面性质差异较大，因此其用作高分子阻燃填料时，与材料的界面相

容性差，导致材料加工成型困难，力学性能急剧下降。为了提高ATH与高分子材料间的力学相容性。一种有效的途径是对ATH粉体表面进行改性。目前，关于ATH表面改性的方法有干法和湿法两种。干法主要是采用硅烷偶联剂或者其他偶联剂进行改性,湿法则通常是采用硬脂酸、硬脂酸钠等阴离子表面活性剂进行改性,相比干法，湿法具有操作简单、表面改性剂分散性好及改性后的粉体表面包覆均匀等特点，因此，改性效果更好。ATH湿法改性用表面活性剂中，关于非离子表面活性剂的研究鲜见报道，鉴于非离子表面活性剂通常具有较好的生物降解性，为了开发更为绿色环保的 改性工艺，选择表面活性剂，对其用于改性ATH的工艺条件及效果进行了研究探讨。

1.1 主要原料

氢氧化铝，粒径为1-100 pm ;-40(S-40), 85(S-85),分析纯(AR);硬脂酸，分析纯(AR);硬脂酸钠，化学纯(CP);无水乙醇，分析纯(AR).

1.2 改性ATH的制备

将ATH用去离子水分散，配制成一定浓度的浆料，然后加入到三口烧瓶内恒温搅拌，同时缓慢滴加一定浓度的表面活性剂乙醇溶液，滴加完毕后继续搅拌片刻，静置，再进行反复真空抽滤和洗涤，后将所得固体物于110℃干燥5h,经粉碎后得到改性的ATH粉末。

1.3 性能测试与表征

1)悬浮体积测试。称取1g改性前(或后)的ATH粉末置于25 mL具塞量筒内，添加液体石蜡至刻度线，超声处理20 min,摇匀后静置，同时开始记录不同时刻样品的悬浮体积。对于不同试样，若静置时间相同，悬浮体积越大者，说明ATH粉体分散越均匀，相容性也越好。

2)接触角测定。采用JC2000D1接触角测量仪对样品进行水接触角测试。

3)粒径分析。采用BT-9300Z激光粒度分布仪对样品进行粒径分析。

4)红外光谱分析。采用IRAffinity-1傅里叶变换红外光谱仪对样品以KBr压片进行红外分析。

5)TG-DSC分析。采用STA 449 F3同步热分析仪对样品进行热重(TG)和差示扫描量热(DSC)分析。测试温度范围为50-800 ℃，升温速率为10℃/min, 空气保护，流量为1 mL/min.

2.1 改性工艺条件探讨

2.1.1 改性剂用量的影响

 

ATH经不同用量表面活性剂改性1h后的悬浮体积测试结果，随着改性剂用量(msm,)的增加，改性后ATH 的悬浮体积均会出现一个大值，说明改性剂存在着佳用量，这主要是因为表面活性剂在ATH表面发生疏水作用吸附，当表面活性剂用量较少时为定向单层吸附，亲水基吸附在固体表面，而疏水基朝向水相，单层吸附饱和时固体表面疏水性强，故悬浮体积大，继续增加表面活性剂用量，此时因疏水基的相互作用而形成亲水基向外的双层吸附结构，使得固体表面的疏水性下降而亲水性增强，对于不同的表面活性剂，各自的佳用量也不尽相同，S-85的me/m,值为0.01 ,S-60为0.03,s-0为0.04,依次增大，且正好与这3种表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)变化情况一致(S-40.S-60,S-85的HLB值分别为6.7.4.7,1.7),即HLB 值越小，佳用量也越小，这主要是因为HLB值越小，表面活性剂的疏水性就越强，从而越有利于表面活性剂在固体表面发生的疏水作用吸附。

2.1.2 改性时间的影响

面活性剂经不同时间改性后的悬浮体积测试结果。

随着改性时间的增加，改性ATH 的悬浮体积先上升到大值，然后开始下降，S-40,S-60和S-85的佳改性时间分别为50、60,60 mino改性效果随时间变化的主要原因可能是因为改性时间过短，表面活性剂不能被充分吸附，导致乳化进行不完全，因而改性ATH的悬浮体积较小，但如果改性时间过长，则乳化体系会因为持续的搅拌而发生破乳，从而使改性ATH的悬浮体积下降。

特点

活性氢氧化铝是采用复合偶联剂进行表面改性的半疏水产品，经改性后大大改善粉体在高分子材料中的分散，从而提高材料的机械性能，也优化了粉体的阻燃性能。

3.改性氢氧化铝应用

·环氧树脂

*复合绝缘子；

*油漆涂料；

*聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、橡胶、电线电缆；

*不饱和聚脂等高分子材料、EVA.尼龙等工程塑料。

性质性能

*无毒无味，环境友好，属绿色阻燃；

*经过改性，大大改善了粉体在高分子材料中的分散，还有利于提高材料机

械性能；

*经改性后，尤其是应用于复合绝缘子，可避免注塑时粘模，降低次品率。

可以根据客户需求进行加工生产，主要提供(800目--12500目)

包装贮存

包装：塑编双层覆膜袋，每袋净重20kg或25kgo

贮存：干燥、通风、防潮。

运输：本品为非危险品，运输过程中防止受潮、雨淋和包装破损。