阻燃用微粉氢氧化铝的生产与应用

孟祥庆+马晓宁

摘 要：本文从生产工艺流程、参数控制、产品特点等方面介绍了微粉氢氧化铝的生产，并分析了阻燃剂用微粉氢氧化铝在无卤电缆料、硅橡胶绝缘子、覆铜板、发泡阻燃材料行业的应用。

关键词：阻燃；微粉氢氧化铝；应用；

微粉氢氧化铝是指颗粒均匀，平均粒度1～2μm的氢氧化铝。在常温下稳定，受热分解脱水生成氧化铝，与其它很多阻燃填料不同，它折射率适宜、色泽悦目，且含有34.6%的结晶水，热分解温度适宜，吸热量高达1170J/g，热解时不产生有毒和有腐蚀性的气体，而且热解时吸热和放出水蒸汽，使制品具有阻燃自熄的功能。

一、阻燃用微粉氢氧化铝的生产

1.1生产工艺流程

中铝山东有限公司微粉氢氧化铝是利用烧结法流程的铝酸钠溶液作为原料，采用添加特制细晶种及低温搅拌分解方法制得，分解合格料浆经过输送泵及湿法除铁后进入洗涤分离系统，经多次反向洗涤合格后，滤饼经脱水后进入旋转闪蒸干燥器，烘干进风必须经过净化，烘干物料经打散、分级，包出合格产品。根据客户需求，将烘干物料经表面改性处理，经分级包装为改性微粉氢氧化铝。

严格执行晶种制备和分解工艺制度（如温度梯度、晶种活性、系数等），控制铝酸钠溶液分解析出氢铝时先成核再长大，最大限度减少附聚现象，使得到的微粉氢氧化铝结晶形貌为规整的假六棱柱状晶体，最终得到结晶发育完善、纯度较高的微粉氢氧化铝。

该工艺主要特点是流程简单，所得微粉产品吸油率低、粒度极细、颗粒均匀、比白度高等，不仅具有填充、阻燃和消烟等功效，且抗漏电、耐电弧等性能优良，广泛应用于多种复合材料行业。

1.2 工艺控制参数

铝酸钠溶液：Na2OT：110±10g/L，Al2O3：100±10g/L，αk：1.45～1.55，浮游物≤0.015g/l。

晶种参数：D50（马尔文粒度仪检测）≤4.5μm ， 固含250±30 g/L，添加量1～3%（随分解粒度调整）。分解率： 45～55%。

1.3 产品特点

该工艺生产的微粉氢氧化铝产品颗粒附聚现象明显减少，粒度分布集中，产品D90由3.5um以上降至2.5um以下，吸油量由40ml/100g降至36ml/100g以下，氧化钠由0.15%降至0.10%以下。根据权威结构检测，用该工艺的制品熔体流动速率明显改善，拉伸强度、断裂伸长率等指标达到雅宝质量水平，最终达到了提高产品质量，满足用户需求的目标。

二、阻燃用微粉氢氧化铝的应用

全球微粉氢氧化铝商品总量40万吨/年，市场主要在欧洲、北美等经济发达地区，主要应用领域有电线电缆、硅橡胶、覆铜板、发泡阻燃材料、热缩材料、涂料、造纸等行业。

2.1 无卤电缆料

低烟无卤电缆料是一种阻燃电缆用线芯绝缘料或护套料，是制造低烟无卤电缆的重要材料。低烟无卤电缆料采用聚烯烃作为基础聚合物，添加大量氢氧化铝微粉或者氢氧化镁微粉等组成。低烟无卤电缆被广泛用于高层建筑、地铁、高铁、隧道、核电站、船舶及其它大量易燃场所。

据2016年线缆行业协会通报数据显示，2016年全年国内低烟无卤线缆料产能约24.8万吨，微粉产品需求量可达12.4万吨，年增长率超过15%。主要原因是近年来超高压、高铁核电站、农网改造等项目陆续上马，市场需求量稳步增加。受国家安全环保强制性要求带动，2016年起较多PVC和再生线缆料生产企业陆续开始向低烟无卤线缆料方向转型。预计2017年其产量将持续保持高额增长率，届时低烟无卤料产能将超过14万吨。

2.2 硅橡胶绝缘子

在高压电输送变过程中用到绝缘子产品，该产品包括复合绝缘子、玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子类型，基本上是三分市场。其中复合绝缘子是硅橡胶添加白炭黑、超细氢氧化铝微粉等制成。硅橡胶复合绝缘子相对于玻璃绝缘子和陶瓷绝缘子最大的优势是其重量轻，只有后二者的十分之一。由于复合绝缘质量轻、绝缘性好并与导体结合紧密，且复合绝缘子属疏水性，其优异的性能使其日益得到电力传输行业线路建设的利用，复合绝缘子在电力行业的能源体系中的比重逐步在增加，用量增速高于GDP增速。从而使相关的复合绝缘子在输电线路建设中得到广泛应用，瓷绝缘子逐步被复合绝缘子所替代。

市场的快速增长，加之产品的价格优势，使产品的需求量增长速度也加快。且近年来多极端恶劣天气，玻璃绝缘子、陶瓷绝缘子受自重大、耐污耐油性差、疏水性能差、安装更换不变等缺点限制，在各种线路中已逐步被复合绝缘子替代，复合绝缘子需求量大幅增加，不断拉动对微粉氢氧化铝需求的增長。据下游行业反馈数据显示，2016年该行业微粉需求量约为1.72万吨，且今后将保持每年高于15%的速度增长。

2.3 覆铜板

全称覆铜板层压板（Copper Clad Laminate，英文简称CCL），是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品。覆铜板是电子工业的基础材料，主要用于加工制造印制电路板（PCB），广泛用在电视机、收音机、电脑、计算机、移动通讯等电子产品。

近年来国外电子工业的加工逐步向我国的转移，以及国内的通信与电子产业的快速发展，使得国内覆铜板需求一直保持较高的增长势头。据全国覆铜板行业协会统计，覆铜板在近8年内将会随同中国的信息产业与电子产业一道保持高速发展。

由于覆铜板在焊接电子元件时温度较高，所以对氢氧化铝的要求较高。我们国家，尤其是台湾，是全世界生产覆铜板最大的地区，这一产品附加值较高，目前每年市场对微粉氢氧化铝需求量达到10000吨。

2.4发泡阻燃材料

目前，只有B1级防火橡塑和高档真金板中添加高白微粉氢氧化铝作为阻燃剂。受价格影响，这两类保温材料尚未成为保温行业的主导产品。但随着国家近年来对建筑保温装饰材料防火阻燃性能要求的不断提高，B1级防火橡塑、真金板市场需求量将会大幅增加，国内保温行业也将迎来一次大的洗牌。2017年该行业市场上微粉的需求量预计会达到6万吨，年增长率在15%左右。该行业产品90%为黑色，只要求微粉氢铝产品的阻燃消烟性能，对微粉氢铝产品白度及硅铁钠等杂质的含量指标要求不高，预计随着试产竞争的加剧，低端中白微粉氢铝将成为该行业的新宠。

三、结语

无卤电缆料、硅橡胶、覆铜板、发泡阻燃材料四个行业的快速发展，将刺激微粉氢氧化铝作为阻燃填料的需求快速增长，我国在氢氧化铝阻燃剂添加剂市场具有无限广阔的市场前景和市场竞争力，这也将会推动我国微粉氢氧化铝生产企业的迅猛发展。目前国内微粉氢氧化铝市场总需求量约21万吨/年，其中国内自产微粉氢氧化铝产品约16.5万吨，进口微粉氢氧化铝约2万吨，供需基本平衡，需求量略大于供应量。预计17年国内微粉氢氧化铝市场总需求量可达24万吨，中铝山东有限公司利用其产品质量优势，在抢占国内市场份额的同时，做好国际市场的开发，确保微粉氢氧化铝行业领头羊的地位。

参考文献：

[1]李太昌.超细氢氧化铝晶种制备技术研究[J].轻金属，2003 （6）：9-11.endprint