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，價格也超出前者甚多，是氫氧化鋁廠家重點宣傳推廣的產(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材料，與有機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，粒徑不均勻會形成應(yīng)力集合點，造成復(fù)合材料界面缺陷的問題，當(dāng)添加量較大時會影響復(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材料，具有疏水親油的特性，與有機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)劑改性等方式對其進行表面改性處理，以獲得的有機高聚物復(fù)合材料兼具阻燃性能好和力學(xué)性能優(yōu)的特點。

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。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。

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，表面防護涂層的成分等等。同時，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、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，清潔效果好，且對牙齦損傷較小。近些年來，研究者通過不斷地改進工藝條件，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）機械法

機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。同時，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)點是步驟簡單，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，但是對設(shè)備要求較高，能耗較大，對工藝要求較高。同時，以鋁鹽為原料時，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制復(fù)雜，且反應(yīng)時間短，形貌難控制，產(chǎn)品吸油值高。同時，氣體成分、通量以及雜質(zhì)等會影響形貌、白度和粒度等。因而，實際生產(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