阻燃用微粉氫氧化鋁的生產與應用

孟祥慶+馬曉寧

摘 要：本文從生產工藝流程、參數控制、產品特點等方面介紹了微粉氫氧化鋁的生產，并分析了阻燃劑用微粉氫氧化鋁在無鹵電纜料、硅橡膠絕緣子、覆銅板、發泡阻燃材料行業的應用。

關鍵詞：阻燃；微粉氫氧化鋁；應用；

微粉氫氧化鋁是指顆粒均勻，平均粒度1～2μm的氫氧化鋁。在常溫下穩定，受熱分解脫水生成氧化鋁，與其它很多阻燃填料不同，它折射率適宜、色澤悅目，且含有34.6%的結晶水，熱分解溫度適宜，吸熱量高達1170J/g，熱解時不產生有毒和有腐蝕性的氣體，而且熱解時吸熱和放出水蒸汽，使制品具有阻燃自熄的功能。

一、阻燃用微粉氫氧化鋁的生產

1.1生產工藝流程

中鋁山東有限公司微粉氫氧化鋁是利用燒結法流程的鋁酸鈉溶液作為原料，采用添加特制細晶種及低溫攪拌分解方法制得，分解合格料漿經過輸送泵及濕法除鐵后進入洗滌分離系統，經多次反向洗滌合格后，濾餅經脫水后進入旋轉閃蒸干燥器，烘干進風必須經過凈化，烘干物料經打散、分級，包出合格產品。根據客戶需求，將烘干物料經表面改性處理，經分級包裝為改性微粉氫氧化鋁。

嚴格執行晶種制備和分解工藝制度（如溫度梯度、晶種活性、系數等），控制鋁酸鈉溶液分解析出氫鋁時先成核再長大，最大限度減少附聚現象，使得到的微粉氫氧化鋁結晶形貌為規整的假六棱柱狀晶體，最終得到結晶發育完善、純度較高的微粉氫氧化鋁。

該工藝主要特點是流程簡單，所得微粉產品吸油率低、粒度極細、顆粒均勻、比白度高等，不僅具有填充、阻燃和消煙等功效，且抗漏電、耐電弧等性能優良，廣泛應用于多種復合材料行業。

1.2 工藝控制參數

鋁酸鈉溶液：Na2OT：110±10g/L，Al2O3：100±10g/L，αk：1.45～1.55，浮游物≤0.015g/l。

晶種參數：D50（馬爾文粒度儀檢測）≤4.5μm ， 固含250±30 g/L，添加量1～3%（隨分解粒度調整）。分解率： 45～55%。

1.3 產品特點

該工藝生產的微粉氫氧化鋁產品顆粒附聚現象明顯減少，粒度分布集中，產品D90由3.5um以上降至2.5um以下，吸油量由40ml/100g降至36ml/100g以下，氧化鈉由0.15%降至0.10%以下。根據權威結構檢測，用該工藝的制品熔體流動速率明顯改善，拉伸強度、斷裂伸長率等指標達到雅寶質量水平，最終達到了提高產品質量，滿足用戶需求的目標。

二、阻燃用微粉氫氧化鋁的應用

全球微粉氫氧化鋁商品總量40萬噸/年，市場主要在歐洲、北美等經濟發達地區，主要應用領域有電線電纜、硅橡膠、覆銅板、發泡阻燃材料、熱縮材料、涂料、造紙等行業。

2.1 無鹵電纜料

低煙無鹵電纜料是一種阻燃電纜用線芯絕緣料或護套料，是制造低煙無鹵電纜的重要材料。低煙無鹵電纜料采用聚烯烴作為基礎聚合物，添加大量氫氧化鋁微粉或者氫氧化鎂微粉等組成。低煙無鹵電纜被廣泛用于高層建筑、地鐵、高鐵、隧道、核電站、船舶及其它大量易燃場所。

據2016年線纜行業協會通報數據顯示，2016年全年國內低煙無鹵線纜料產能約24.8萬噸，微粉產品需求量可達12.4萬噸，年增長率超過15%。主要原因是近年來超高壓、高鐵核電站、農網改造等項目陸續上馬，市場需求量穩步增加。受國家安全環保強制性要求帶動，2016年起較多PVC和再生線纜料生產企業陸續開始向低煙無鹵線纜料方向轉型。預計2017年其產量將持續保持高額增長率，屆時低煙無鹵料產能將超過14萬噸。

2.2 硅橡膠絕緣子

在高壓電輸送變過程中用到絕緣子產品，該產品包括復合絕緣子、玻璃絕緣子和陶瓷絕緣子類型，基本上是三分市場。其中復合絕緣子是硅橡膠添加白炭黑、超細氫氧化鋁微粉等制成。硅橡膠復合絕緣子相對于玻璃絕緣子和陶瓷絕緣子最大的優勢是其重量輕，只有后二者的十分之一。由于復合絕緣質量輕、絕緣性好并與導體結合緊密，且復合絕緣子屬疏水性，其優異的性能使其日益得到電力傳輸行業線路建設的利用，復合絕緣子在電力行業的能源體系中的比重逐步在增加，用量增速高于GDP增速。從而使相關的復合絕緣子在輸電線路建設中得到廣泛應用，瓷絕緣子逐步被復合絕緣子所替代。

市場的快速增長，加之產品的價格優勢，使產品的需求量增長速度也加快。且近年來多極端惡劣天氣，玻璃絕緣子、陶瓷絕緣子受自重大、耐污耐油性差、疏水性能差、安裝更換不變等缺點限制，在各種線路中已逐步被復合絕緣子替代，復合絕緣子需求量大幅增加，不斷拉動對微粉氫氧化鋁需求的增長。據下游行業反饋數據顯示，2016年該行業微粉需求量約為1.72萬噸，且今后將保持每年高于15%的速度增長。

2.3 覆銅板

全稱覆銅板層壓板（Copper Clad Laminate，英文簡稱CCL），是由木漿紙或玻纖布等作增強材料，浸以樹脂，單面或雙面覆以銅箔，經熱壓而成的一種產品。覆銅板是電子工業的基礎材料，主要用于加工制造印制電路板（PCB），廣泛用在電視機、收音機、電腦、計算機、移動通訊等電子產品。

近年來國外電子工業的加工逐步向我國的轉移，以及國內的通信與電子產業的快速發展，使得國內覆銅板需求一直保持較高的增長勢頭。據全國覆銅板行業協會統計，覆銅板在近8年內將會隨同中國的信息產業與電子產業一道保持高速發展。

由于覆銅板在焊接電子元件時溫度較高，所以對氫氧化鋁的要求較高。我們國家，尤其是臺灣，是全世界生產覆銅板最大的地區，這一產品附加值較高，目前每年市場對微粉氫氧化鋁需求量達到10000噸。

2.4發泡阻燃材料

目前，只有B1級防火橡塑和高檔真金板中添加高白微粉氫氧化鋁作為阻燃劑。受價格影響，這兩類保溫材料尚未成為保溫行業的主導產品。但隨著國家近年來對建筑保溫裝飾材料防火阻燃性能要求的不斷提高，B1級防火橡塑、真金板市場需求量將會大幅增加，國內保溫行業也將迎來一次大的洗牌。2017年該行業市場上微粉的需求量預計會達到6萬噸，年增長率在15%左右。該行業產品90%為黑色，只要求微粉氫鋁產品的阻燃消煙性能，對微粉氫鋁產品白度及硅鐵鈉等雜質的含量指標要求不高，預計隨著試產競爭的加劇，低端中白微粉氫鋁將成為該行業的新寵。

三、結語

無鹵電纜料、硅橡膠、覆銅板、發泡阻燃材料四個行業的快速發展，將刺激微粉氫氧化鋁作為阻燃填料的需求快速增長，我國在氫氧化鋁阻燃劑添加劑市場具有無限廣闊的市場前景和市場競爭力，這也將會推動我國微粉氫氧化鋁生產企業的迅猛發展。目前國內微粉氫氧化鋁市場總需求量約21萬噸/年，其中國內自產微粉氫氧化鋁產品約16.5萬噸，進口微粉氫氧化鋁約2萬噸，供需基本平衡，需求量略大于供應量。預計17年國內微粉氫氧化鋁市場總需求量可達24萬噸，中鋁山東有限公司利用其產品質量優勢，在搶占國內市場份額的同時，做好國際市場的開發，確保微粉氫氧化鋁行業領頭羊的地位。

參考文獻：

[1]李太昌.超細氫氧化鋁晶種制備技術研究[J].輕金屬，2003 （6）：9-11.endprint