氫氧化鋁粉體具有阻燃、消煙、填充等多重功能，已成為電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業(yè)中重要的環(huán)保型阻燃劑。同時(shí)它也是氧化鋁基陶瓷、磨料(拋光料)、鋰離子電池隔膜、導(dǎo)熱材料等領(lǐng)域所用氧化鋁粉的前驅(qū)體，用途極為廣泛。

相比普通的氫氧化鋁，改性超細(xì)氫氧化鋁的性能遠(yuǎn)超前者，價(jià)格也超出前者甚多，是氫氧化鋁廠家重點(diǎn)宣傳推廣的產(chǎn)品。

01 氫氧化鋁為什么追求超細(xì)化+改性？

氫氧化鋁作為阻燃劑，其添加量必須是復(fù)合材料總量的一半以上才能有明顯的阻燃效果，但氫氧化鋁是一種無機(jī)材料，與有機(jī)高聚物在物理和化學(xué)形態(tài)上有很大的不同，二者的親和性很差，將氫氧化鋁直接填充，粒徑不均勻會(huì)形成應(yīng)力集合點(diǎn)，造成復(fù)合材料界面缺陷的問題，當(dāng)添加量較大時(shí)會(huì)影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，納米化、超細(xì)化氫氧化鋁的粒度是解決此問題的有效途徑，可改善其在高聚物中添加量過大導(dǎo)致性能下降的問題。

圖片來源：中超新材料

但氫氧化鋁是一種極性無機(jī)材料，具有疏水親油的特性，與有機(jī)高聚物的相容性較差，超細(xì)化后其粒度較小，表面能較高，容易產(chǎn)生粒子團(tuán)聚的現(xiàn)象，影響其在復(fù)合材料中的分散性。為此，可采用表面活性劑處理或偶聯(lián)劑改性等方式對(duì)其進(jìn)行表面改性處理，以獲得的有機(jī)高聚物復(fù)合材料兼具阻燃性能好和力學(xué)性能優(yōu)的特點(diǎn)。

綜上，為提高氫氧化鋁的使用性能并提高附加值，人們主要采用超細(xì)化和表面改性相結(jié)合的策略予以改進(jìn)。在其它應(yīng)用領(lǐng)域，超細(xì)化、改性后的氫氧化鋁同樣具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

02小小粉體，神通廣大

（1）在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

由于超細(xì)氫氧化鋁白度高，粒度細(xì)，晶體結(jié)晶度高且形貌好，在造紙工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，主要用于填充材料，表面防護(hù)涂層的成分等等。同時(shí)，超細(xì)氫氧化鋁還具有耐熱、阻燃等特性，可用于制備不燃紙。

（2）在阻燃劑中的應(yīng)用

電線電纜、電子設(shè)備等需要塑料或者橡膠等材料制作的絕緣護(hù)套，而這些材料大多是可燃或易燃的，因此需要加入阻燃劑。以超細(xì)氫氧化鋁作為阻燃劑可以同時(shí)獲得填充、消煙和阻燃的效果，在電線電纜、防火材料和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

（3）在人造大理石中的應(yīng)用

氫氧化鋁的折光率為1.57，與聚酯樹脂的折光率接近，因此常用這兩種材料來制造人造大理石。相比于天然大理石，用氫氧化鋁作為填充材料生產(chǎn)的人造大理石具有更加優(yōu)異的性能：密度低、不易碎和透光度好等，常用作寫字臺(tái)、茶幾、餐桌、廚房案板等。

（4）在牙膏中的應(yīng)用

牙膏的主要成分包括摩擦劑、起泡劑和清潔劑等。氫氧化鋁作為牙膏摩擦劑時(shí)，清潔效果好，且對(duì)牙齦損傷較小。近些年來，研究者通過不斷地改進(jìn)工藝條件，制備出粒徑較小，表面光滑的球形氫氧化鋁，用于生產(chǎn)醫(yī)用或者其他高級(jí)牙膏。

（5）在醫(yī)用中的應(yīng)用

氫氧化鋁常常被用來制作胃藥，氫氧化鋁凝膠可用來中和胃酸，對(duì)于一些常見的胃病也有治療效果。并且隨著超細(xì)氫氧化鋁技術(shù)的不斷成熟，納米級(jí)氫氧化鋁可以用來承載藥品或者抗原。

（6）在化學(xué)品氧化鋁行業(yè)中的應(yīng)用

氫氧化鋁是氧化鋁的前驅(qū)體，氫氧化鋁經(jīng)過熱分解可制得各種氧化鋁(ρ-Al2O3，η-Al2O3，χ-Al2O3，γ-Al2O3，θ-Al2O3，κ-Al2O3，δ-Al2O3，α-Al2O3等)，被廣泛運(yùn)用在催化劑、氣體吸附分離劑、溶液凈化劑、高端耐火材料、坩堝、人體骨骼、陶瓷材料等領(lǐng)域。

圖片來源：林嘉新材料

03 超細(xì)化手段很多，哪種最好？

超細(xì)氫氧化鋁的制備方法有物理方法和化學(xué)方法。物理法通常指機(jī)械法；化學(xué)法則包含有種分法、溶膠-凝膠法、沉淀法、水熱合成法、碳分法、超重力法等。

（1）機(jī)械法

機(jī)械法是通過攪拌磨和氣流磨等設(shè)備將經(jīng)洗滌、干燥處理的非工業(yè)級(jí)氫氧化鋁粉碎研磨成粒度較細(xì)的氫氧化鋁粉末。該方法生產(chǎn)的ATH粉體形狀不規(guī)則，粒度粗，分布廣，一般在5～15μm范圍內(nèi)，產(chǎn)品性能較差。將此方法生產(chǎn)的氫氧化鋁用于電線、電纜的生產(chǎn)中，其加工性能、延展性和阻燃性能遠(yuǎn)不及化學(xué)法生產(chǎn)的氫氧化鋁。

（2）種分法

采用活性晶種在過飽和鋁酸鈉溶液中種分制備超細(xì)氫氧化鋁，是世界上超細(xì)氫氧化鋁生產(chǎn)的主要方法，獲得了廣泛的研究。產(chǎn)品具有結(jié)晶度高、晶體形貌好，產(chǎn)品的純度及粒度易于控制等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，種分母液和洗液可以重新返回拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)。

（3）溶膠-凝膠法

此方法主要是通過在一定水浴溫度、攪拌速率及pH值的條件下水解鋁的化合物進(jìn)而生成氫氧化鋁膠體，然后在一定條件下轉(zhuǎn)變成凝膠，最后經(jīng)干燥研磨制得粒徑較小的氫氧化鋁粉體。溶膠-凝膠法制備的氫氧化鋁微粉，粒度可控，純度高，能制得不同形貌的氫氧化鋁，但原料成本昂貴，工藝復(fù)雜，高鹽廢水多。

（4）化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法就是在鹽溶液中加入沉淀劑，沉淀劑一般選擇堿性溶液，然后將所得到的沉淀經(jīng)過升溫?zé)崽幚?，最后得到所需要的納米粒子。沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是步驟簡(jiǎn)單，合成條件容易控制，且不產(chǎn)生污染。合成條件如溫度、pH值、初始濃度對(duì)氫氧化鋁粒子的大小影響很大所以合成過程中要控制反應(yīng)條件，以達(dá)到理想的粒子。

（5）水熱法

有些物質(zhì)在常溫常壓下是不溶解的，水熱法就是針對(duì)這種物質(zhì)的合成方法。水熱法就是使不溶物在高溫高壓下溶解到水中，然后控制溫度使溶液產(chǎn)生溫差，溶液發(fā)生流動(dòng)最后形成過飽和狀態(tài)，達(dá)到析出晶體的條件，最后得到所要晶體。該方法得到的產(chǎn)品粒度較細(xì)且分布均勻，但是對(duì)設(shè)備要求較高，能耗較大，對(duì)工藝要求較高。同時(shí)，以鋁鹽為原料時(shí)，高鹽廢水較多。

（6）碳分法

鋁酸鈉溶液碳酸化分解法通過向鋁酸鈉溶液中通入CO2氣體，析出超細(xì)氫氧化鋁，化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

碳分生產(chǎn)氫氧化鋁流程短，反應(yīng)速度快，同時(shí)原料經(jīng)過燒結(jié)、預(yù)脫硅處理得到的產(chǎn)品白度高。但氣固液界面作用機(jī)制復(fù)雜，且反應(yīng)時(shí)間短，形貌難控制，產(chǎn)品吸油值高。同時(shí)，氣體成分、通量以及雜質(zhì)等會(huì)影響形貌、白度和粒度等。因而，實(shí)際生產(chǎn)中較少采用碳分法制備超細(xì)氫氧化鋁。

關(guān)于氫氧化鋁改性的闡述，請(qǐng)參閱《氫氧化鋁：好東西為什么不能拿來直接用？》

參考來源：

[1]李冰.疏水性超細(xì)氫氧化鋁的合成及其阻燃性能研究

[2]智艷.超細(xì)氫氧化鋁制備及其表面改性的研究

[3]熊波.鋁酸鈉溶液種分制備近球形超細(xì)氫氧化鋁的研究

[4]萬賑民.改性氫氧化鋁粉體制備及其阻燃溫拌瀝青的性能