中國粉體網訊 橡膠具有諸多特異的性能，如優異的耐候性、電絕緣性等，在汽車、電子電氣、醫療器械、電力以及航空航天等領域廣泛應用。但橡膠受熱易分解，制品燃燒過程中不易自熄，極大地限制了其應用。因此提高橡膠的阻燃性能是其研究領域的一個重要方向，添加阻燃劑是改進其阻燃性能最常用的方法。通用阻燃劑包括鹵系阻燃劑與無鹵阻燃劑，無鹵阻燃劑又包括磷系、氮系阻燃劑、金屬氫氧化物、硅系阻燃劑以及復配阻燃劑。
(來源：Pixabay)
氫氧化鋁阻燃劑憑借著自身抑煙、阻燃、無毒、不揮發、價格低廉等優點，在聚合物阻燃領域發揮了重要的作用，用量遠遠領先于其他阻燃劑。然而，氫氧化鋁作為無機填料與有機高聚物硅橡膠本體在物理形態和化學結構上極不相同，二者親和性差，這些限制了填充劑在聚合物中的添加量，而且還會影響制品性能。在橡膠配方中，氫氧化鋁對于制品的力學性能、電性能、憎水性和阻燃性能均有較大的影響。因此，通過對氫氧化鋁添加量及粒徑大小的研究，進而確定硅橡膠配方具有一定的實際應用價值。
氫氧化鋁粒徑及添加量對硅橡膠的影響
宋曉光等用激光粒度分布儀測試三種氫氧化鋁的粒徑，結果分別為1.2，2.6，3.2μm。設計各組氫氧化鋁的加入量分別為105，110，115，125，135份（質量，下同），用普通捏合機混煉膠料，混煉好的膠料停放一段時間后經稱量壓制成實驗試片，測試其力學性能、電性能、憎水性、阻燃性能及耐熱老化性能。結果發現從粒徑角度講，不同粒徑的氫氧化鋁對硅橡膠拉伸強度和撕裂強度的影響都較大，總體而言，添加粒徑3.2μm氫氧化鋁的拉伸強度最好，2.6μm的撕裂強度最好。而對于扯斷伸長率和硬度而言，添加量和粒徑不同氫氧化鋁的影響都沒有明顯的規律。
段金鳳等設計實驗天然膠100份；炭黑N22035份；氧化鋅6份；硬脂酸2份；硫磺2.4份；其他助劑3.2份，在試驗基本配方中加入不同添加量的超細氫氧化鋁，其余組份保持不變，硫化膠試樣的各項力學性能及阻燃性能的變化如下表：
從上表看出，在該配方體系中，隨超細氫氧化鋁添加量的增大，硫化膠力學性能呈現明顯的下降，拉伸強度、扯斷伸長率及撕裂強度均下降，相對體積磨耗量增大，耐磨性能變差。而硫化膠氧指數隨超細氫氧化鋁添加量的增大得到提升，在一定范圍內，氫氧化鋁添加量每增大30份，硫化膠氧指數約增大2個單位。阻燃性能主要依靠加入的超細氫氧化鋁來實現，氫氧化鋁添加量越大，硫化膠燃燒時氫氧化鋁分解吸收的熱量越多，并且產生的結晶水越多，進而更好的稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，提高氧指數及阻燃性能。但隨著氫氧化鋁填加量的增大，無機成份所占比例增大，含膠量降低，在受到外力作用時硫化膠中交聯鍵間協同能力減弱，導致力學性能下降。
為改善氫氧化鋁同聚合物之間的相容性，通常還采用偶聯劑對超細氫氧化鋁進行表面處理。
改性超細氫氧化鋁對天然橡膠性能的影響
段金鳳等在上述試驗基本配方中加入150份經硅烷偶聯劑表面處理后的超細氫氧化鋁。硅烷偶聯劑添加量分別為超細氫氧化鋁質量的0、1%、1.5%、2%、2.5%、3%，其余組份保持不變，硫化膠的力學性能及阻燃性能變化如下表所示：
從上表中看出，硅烷偶聯劑添加量對氫氧化鋁的應用效果表現為拉伸強度及伸長率先提升后下降，當硅烷偶聯劑添加量為1.5%時，改性超細氫氧化鋁應用效果最好，拉伸強度能達到13.10MPa，扯斷伸長率達到286.83%。硅烷偶聯劑添加量對改性超細氫氧化鋁的阻燃性能提升不明顯，硫化膠氧指數基本保持在30%左右，垂直燃燒均能達到阻燃FV－0級別。即在一定范圍內，硅烷偶聯劑添加量對改性超細氫氧化鋁應用效果的改善主要體現在力學性能方面，在阻燃性能、氧指數方面變化較小。
參考來源:
[1]宋曉光等.氫氧化鋁粒徑及添加量對硅橡膠性能的影響
[2]段金鳳等.超細氫氧化鋁對天然橡膠性能影響的研究
（中國粉體網編輯整理/山川）
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