阻燃用微粉氫氧化鋁的生產(chǎn)與應(yīng)用

孟祥慶+馬曉寧

摘 要：本文從生產(chǎn)工藝流程、參數(shù)控制、產(chǎn)品特點(diǎn)等方面介紹了微粉氫氧化鋁的生產(chǎn)，并分析了阻燃劑用微粉氫氧化鋁在無(wú)鹵電纜料、硅橡膠絕緣子、覆銅板、發(fā)泡阻燃材料行業(yè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：阻燃；微粉氫氧化鋁；應(yīng)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(wěn)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(jié)晶水，熱分解溫度適宜，吸熱量高達(dá)1170J/g，熱解時(shí)不產(chǎn)生有毒和有腐蝕性的氣體，而且熱解時(shí)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(chǎn)

1.1生產(chǎn)工藝流程

中鋁山東有限公司微粉氫氧化鋁是利用燒結(jié)法流程的鋁酸鈉溶液作為原料，采用添加特制細(xì)晶種及低溫?cái)嚢璺纸夥椒ㄖ频?，分解合格料漿經(jīng)過(guò)輸送泵及濕法除鐵后進(jìn)入洗滌分離系統(tǒng)，經(jīng)多次反向洗滌合格后，濾餅經(jīng)脫水后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器，烘干進(jìn)風(fēng)必須經(jīng)過(guò)凈化，烘干物料經(jīng)打散、分級(jí)，包出合格產(chǎn)品。根據(jù)客戶(hù)需求，將烘干物料經(jīng)表面改性處理，經(jīng)分級(jí)包裝為改性微粉氫氧化鋁。

嚴(yán)格執(zhí)行晶種制備和分解工藝制度（如溫度梯度、晶種活性、系數(shù)等），控制鋁酸鈉溶液分解析出氫鋁時(shí)先成核再長(zhǎng)大，最大限度減少附聚現(xiàn)象，使得到的微粉氫氧化鋁結(jié)晶形貌為規(guī)整的假六棱柱狀晶體，最終得到結(jié)晶發(fā)育完善、純度較高的微粉氫氧化鋁。

該工藝主要特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單，所得微粉產(chǎn)品吸油率低、粒度極細(xì)、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(yōu)良，廣泛應(yīng)用于多種復(fù)合材料行業(yè)。

1.2 工藝控制參數(shù)

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

1.3 產(chǎn)品特點(diǎn)

該工藝生產(chǎn)的微粉氫氧化鋁產(chǎn)品顆粒附聚現(xiàn)象明顯減少，粒度分布集中，產(chǎn)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(jù)權(quán)威結(jié)構(gòu)檢測(cè)，用該工藝的制品熔體流動(dòng)速率明顯改善，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)達(dá)到雅寶質(zhì)量水平，最終達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿(mǎn)足用戶(hù)需求的目標(biāo)。

二、阻燃用微粉氫氧化鋁的應(yīng)用

全球微粉氫氧化鋁商品總量40萬(wàn)噸/年，市場(chǎng)主要在歐洲、北美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，主要應(yīng)用領(lǐng)域有電線電纜、硅橡膠、覆銅板、發(fā)泡阻燃材料、熱縮材料、涂料、造紙等行業(yè)。

2.1 無(wú)鹵電纜料

低煙無(wú)鹵電纜料是一種阻燃電纜用線芯絕緣料或護(hù)套料，是制造低煙無(wú)鹵電纜的重要材料。低煙無(wú)鹵電纜料采用聚烯烴作為基礎(chǔ)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(wú)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(chǎng)所。

據(jù)2016年線纜行業(yè)協(xié)會(huì)通報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2016年全年國(guó)內(nèi)低煙無(wú)鹵線纜料產(chǎn)能約24.8萬(wàn)噸，微粉產(chǎn)品需求量可達(dá)12.4萬(wàn)噸，年增長(zhǎng)率超過(guò)15%。主要原因是近年來(lái)超高壓、高鐵核電站、農(nóng)網(wǎng)改造等項(xiàng)目陸續(xù)上馬，市場(chǎng)需求量穩(wěn)步增加。受?chē)?guó)家安全環(huán)保強(qiáng)制性要求帶動(dòng)，2016年起較多PVC和再生線纜料生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)開(kāi)始向低煙無(wú)鹵線纜料方向轉(zhuǎn)型。預(yù)計(jì)2017年其產(chǎn)量將持續(xù)保持高額增長(zhǎng)率，屆時(shí)低煙無(wú)鹵料產(chǎn)能將超過(guò)14萬(wàn)噸。

2.2 硅橡膠絕緣子

在高壓電輸送變過(guò)程中用到絕緣子產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括復(fù)合絕緣子、玻璃絕緣子和陶瓷絕緣子類(lèi)型，基本上是三分市場(chǎng)。其中復(fù)合絕緣子是硅橡膠添加白炭黑、超細(xì)氫氧化鋁微粉等制成。硅橡膠復(fù)合絕緣子相對(duì)于玻璃絕緣子和陶瓷絕緣子最大的優(yōu)勢(shì)是其重量輕，只有后二者的十分之一。由于復(fù)合絕緣質(zhì)量輕、絕緣性好并與導(dǎo)體結(jié)合緊密，且復(fù)合絕緣子屬疏水性，其優(yōu)異的性能使其日益得到電力傳輸行業(yè)線路建設(shè)的利用，復(fù)合絕緣子在電力行業(yè)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(guān)的復(fù)合絕緣子在輸電線路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，瓷絕緣子逐步被復(fù)合絕緣子所替代。

市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，加之產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，使產(chǎn)品的需求量增長(zhǎng)速度也加快。且近年來(lái)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(diǎn)限制，在各種線路中已逐步被復(fù)合絕緣子替代，復(fù)合絕緣子需求量大幅增加，不斷拉動(dòng)對(duì)微粉氫氧化鋁需求的增長(zhǎng)。據(jù)下游行業(yè)反饋數(shù)據(jù)顯示，2016年該行業(yè)微粉需求量約為1.72萬(wàn)噸，且今后將保持每年高于15%的速度增長(zhǎng)。

2.3 覆銅板

全稱(chēng)覆銅板層壓板（Copper Clad Laminate，英文簡(jiǎn)稱(chēng)CCL），是由木漿紙或玻纖布等作增強(qiáng)材料，浸以樹(shù)脂，單面或雙面覆以銅箔，經(jīng)熱壓而成的一種產(chǎn)品。覆銅板是電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料，主要用于加工制造印制電路板（PCB），廣泛用在電視機(jī)、收音機(jī)、電腦、計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通訊等電子產(chǎn)品。

近年來(lái)國(guó)外電子工業(yè)的加工逐步向我國(guó)的轉(zhuǎn)移，以及國(guó)內(nèi)的通信與電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得國(guó)內(nèi)覆銅板需求一直保持較高的增長(zhǎng)勢(shì)頭。據(jù)全國(guó)覆銅板行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，覆銅板在近8年內(nèi)將會(huì)隨同中國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)與電子產(chǎn)業(yè)一道保持高速發(fā)展。

由于覆銅板在焊接電子元件時(shí)溫度較高，所以對(duì)氫氧化鋁的要求較高。我們國(guó)家，尤其是臺(tái)灣，是全世界生產(chǎn)覆銅板最大的地區(qū)，這一產(chǎn)品附加值較高，目前每年市場(chǎng)對(duì)微粉氫氧化鋁需求量達(dá)到10000噸。

2.4發(fā)泡阻燃材料

目前，只有B1級(jí)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(jià)格影響，這兩類(lèi)保溫材料尚未成為保溫行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。但隨著國(guó)家近年來(lái)對(duì)建筑保溫裝飾材料防火阻燃性能要求的不斷提高，B1級(jí)防火橡塑、真金板市場(chǎng)需求量將會(huì)大幅增加，國(guó)內(nèi)保溫行業(yè)也將迎來(lái)一次大的洗牌。2017年該行業(yè)市場(chǎng)上微粉的需求量預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到6萬(wàn)噸，年增長(zhǎng)率在15%左右。該行業(yè)產(chǎn)品90%為黑色，只要求微粉氫鋁產(chǎn)品的阻燃消煙性能，對(duì)微粉氫鋁產(chǎn)品白度及硅鐵鈉等雜質(zhì)的含量指標(biāo)要求不高，預(yù)計(jì)隨著試產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，低端中白微粉氫鋁將成為該行業(yè)的新寵。

三、結(jié)語(yǔ)

無(wú)鹵電纜料、硅橡膠、覆銅板、發(fā)泡阻燃材料四個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展，將刺激微粉氫氧化鋁作為阻燃填料的需求快速增長(zhǎng)，我國(guó)在氫氧化鋁阻燃劑添加劑市場(chǎng)具有無(wú)限廣闊的市場(chǎng)前景和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這也將會(huì)推動(dòng)我國(guó)微粉氫氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的迅猛發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)微粉氫氧化鋁市場(chǎng)總需求量約21萬(wàn)噸/年，其中國(guó)內(nèi)自產(chǎn)微粉氫氧化鋁產(chǎn)品約16.5萬(wàn)噸，進(jìn)口微粉氫氧化鋁約2萬(wàn)噸，供需基本平衡，需求量略大于供應(yīng)量。預(yù)計(jì)17年國(guó)內(nèi)微粉氫氧化鋁市場(chǎng)總需求量可達(dá)24萬(wàn)噸，中鋁山東有限公司利用其產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，在搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的同時(shí)，做好國(guó)際市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，確保微粉氫氧化鋁行業(yè)領(lǐng)頭羊的地位。

參考文獻(xiàn)：

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