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塑料行业选用氢氧化铝(ATH)作为阻燃剂是一个非常重要且常见的选择,尤其适用于要求无卤阻燃的领域。选择时需要根据塑料种类、加工工艺和产品的性能要求来综合决策。
以下是塑料行业选用氢氧化铝的详细指南:
一、核心选择指标
1. 热稳定性(脱水起始温度)
这是关键的指标,直接决定了ATH能否用于你的加工工艺。
原理:ATH在约200℃开始吸热分解生成水,起到阻燃作用。但如果加工温度高于其分解温度,它会在挤出机或注塑机中提前分解,导致产品起泡、表面粗糙、产生气泡和机械性能下降。
选择:
常规ATH:起始脱水温度约180-200℃。适用于加工温度较低的塑料,如EVA(电缆料)、PE、PP、PVC、TPU、橡胶等(加工温度通常<200℃)。
高热稳定型ATH:通过特殊工艺(如超细粉碎)处理,起始分解温度可提高到220℃以上,甚至高达240℃。这类产品适用于加工温度较高的工程塑料,如PA(尼龙)、PBT、PET等(加工温度通常>230℃)。
结论:首先确保所选ATH的热分解温度高于你的塑料加工温度!
2. 粒径及其分布
粒径影响阻燃效率、加工流动性和制品力学性能。
粒径与阻燃性:一般来说,粒径越小,比表面积越大,阻燃效果越好。因为更细的颗粒在单位质量下能更快速地吸收热量并释放阻燃气体。
粒径与加工性:
粗粒径(如D50 > 10μm):填充体系粘度低,加工流动性好,容易高填充。但制品表面光泽度差,手感粗糙,容易磨损模具。
细粒径(如D50 2-3μm):制品表面光滑,力学性能(如抗冲击强度、拉伸强度)保留率更高。但会导致熔体粘度显著增加,加工困难,填充量受限。
超细/纳米粒径(如D50 < 1μm):阻燃效率极高,可显著减少填充量,但对粘度影响巨大,极易团聚,需要优异的分散技术和表面处理,成本高昂。
粒径分布:要求分布窄。宽的分布会导致小颗粒填充大颗粒空隙,使填充密度过高,体系粘度增大。
选择建议:
通用型、高填充:选择D50在3-10μm的经济型产品。
对表面光洁度、力学性能有要求:选择D50在2-3μm的细粉。
高端应用、追求效率阻燃:考虑使用超细粉体或与粗粒径搭配使用。
3. 纯度与白度
纯度:一般要求>99.5%。杂质过多可能影响塑料的老化性能、电气性能和颜色。
白度:对于浅色或白色制品至关重要,高白度ATH不会导致产品发黄或变色。
二、按应用领域选择
塑料类型/应用 | 推荐ATH类型 | 关键考量 |
---|---|---|
电线电缆料 (EVA, PE, PVC) | 中等粒径(D50 3-5μm),经硅烷或硬脂酸处理 | 阻燃性(UL94 V-0)、耐电弧性、抗漏电起痕性(CTI值)、加工流动性。这是ATH的应用市场。 |
工程塑料 (PA, PBT, PPO) | 高热稳定型(分解温度>220℃),超细粒径(D50 2-3μm) | 高热稳定性是首要条件,其次要兼顾高流动性和力学性能保持。填充量通常不如聚烯烃中高。 |
聚烯烃 (PP, PE) | 常规或中等热稳定型,多种粒径,经表面处理 | 高填充量以实现阻燃,平衡阻燃性与力学性能(特别是抗冲击强度)。 |
橡胶制品 (地毯背胶, 输送带) | 中等或粗粒径 | 阻燃性、填充量、成本。对表面处理要求相对较低。 |
人造石/复合材料 (不饱和聚酯) | 粗粒径(D50 10-40μm)为主,可复配细粒径 | 作为填料和阻燃剂,要求低粘度以便于浇注,高填充以降低成本,同时实现阻燃和抗压强度。 |
涂料、密封胶 | 超细粒径(D50 < 1μm), | 悬浮稳定性、触变性、表面光泽。 |
三、选择流程总结
明确需求:确定基体塑料是什么?加工温度范围?目标阻燃等级(如UL94 V-0)?对制品力学性能、表面光泽度的要求?预算范围?
初选型号:
根据加工温度筛选热稳定性等级。
根据制品要求筛选粒径范围(要光泽表面选细的,要低成本高填充选粗的)。
联系供应商:向可靠的ATH生产商索要技术数据表,关注其热失重(TGA)曲线、粒径分布图典型应用。
样品测试:这是必不可少的环节。
实验室测试:混合造粒,观察加工流动性、分散情况。
性能测试:制作样条,测试阻燃性能(UL94、LOI)、力学性能(冲击、拉伸)、并观察制品表面状态。
切记: 塑料行业选用ATH的核心是 “平衡”——在阻燃效率、加工性能、力学性能和成本之间找到适合您产品的平衡点。