Aluminiumhydroksid(ATH, Al(OH)₃), som den mest brukte og miljøvennlige halogenfrie uorganiske flammehemmeren i verden, har fem kjernefordeler med flammehemming, røykundertrykkelse, fylling, ikke-toksisitet og lave kostnader. Det er mye brukt i felt som epoksyharpiks, umettet harpiks, PVC-elastomer, EVA-kabelmateriale, gummikomposittmateriale, elektronisk forseglingsmateriale og byggedekorasjonsmateriale. På bakgrunn av stadig strengere globale miljøbestemmelser og mainstream-trenden med halogenfri flammehemmer, har aluminiumhydroksid blitt den foretrukne løsningen for flammehemmende systemer for avanserte materialer på grunn av dets ikke-flyktige, ikke-korrosive og ikke-giftige gassegenskaper.
Den mest kjerne- og grunnleggende flammehemmende effekten av aluminiumhydroksid er den endotermiske effekten av termisk dekomponering.
Når det fylte polymermaterialet varmes opp til området 200°C - 320°C, gjennomgår aluminiumhydroksid fullstendig dehydreringsreaksjon, frigjør krystallvann og omdannes til aktivert aluminiumoksyd. Reaksjonsligningen er som følger:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O↑
Denne prosessen har to viktige flammehemmende egenskaper:
1. Sterk varmeabsorpsjonskapasitet: Hvert gram nedbrytning av aluminiumhydroksid kan absorbere 1050-1200 J varme, som raskt kan absorbere forbrenningsvarmen på overflaten og innsiden av materialet, tvinge substrattemperaturen til å være lavere enn den kritiske temperaturen for termisk dekomponering, og dermed avslutte eller forsinke forbrenningen.
2. Nøyaktig temperaturterskel: Nedbrytningstemperaturen er svært tilpasset den termiske nedbrytningstemperaturen til de fleste termoplastiske materialer og termoherdende harpikser, og den flammehemmende mekanismen kan aktiveres umiddelbart når materialet går inn i det farlige temperaturområdet, og oppnår tidlig beskyttelse.
Enkel forståelse: Aluminiumhydroksid er som et "kjølesystem" inne i materialet, som absorberer en stor mengde varme i antenningsøyeblikket, noe som gjør det umulig for materialet å opprettholde forbrenningstemperaturen og undertrykker fortsettelsen av forbrenningen fra roten.
Under dehydrerings- og nedbrytningsprosessen,aluminiumhydroksidfrigjør en stor mengde høytemperatur vanndamp, som er dens andre viktige flammehemmende funksjon.
Vanndamp danner en gassbarriere med høy tetthet på overflaten av materialet, og oppnår en trippel flammehemmende effekt:
1. Fortynning av brennbare gasser: Brennbare gasser som karbonmonoksid, alkaner og alkener som produseres ved termisk dekomponering av materialer, fortynnes kraftig av vanndamp, og reduserer konsentrasjonen til under forbrenningsgrensen.
2. Isolering av oksygen: Vanndamp opptar forbrenningsgrensesnittet, reduserer diffusjonen av eksternt oksygen inn i materialet og skaper et svakt oksiderende miljø.
3. Reduser gassfasetemperaturen: Vanndampforgassing absorberer varme ytterligere, reduserer flammetemperaturen og svekker den vedvarende termiske strålingen fra flammen på underlaget.
I motsetning til halogenerte flammehemmere, er vanndampen som frigjøres av aluminiumhydroksid ikke-giftig, ikke etsende og ikke kreftfremkallende, og oppfyller fullt ut globale miljøstandarder som EU REACH, RoHS og US UL, noe som gjør den til en kjernerepresentant for grønne flammehemmende systemer.
Etter dehydrering av aluminiumhydroksid vil et lag med hvit, tett, høyt smeltepunkt og ikke-brennbar aktivert alumina (Al2O3) genereres in situ på overflaten av materialet.
Aluminiumoksid har et smeltepunkt på opptil 2050 ℃ og har sterk termisk stabilitet og strukturell styrke, og fungerer som en trippel fysisk barriere:
1. Isoler varmeoverføring: blokker eksterne flammer fra å utstråle varme til det indre underlaget, og hindre ytterligere termisk nedbrytning av materialet.
2. Blokkdråpedrypp: Fest polymersmelten for å forhindre sekundær forbrenning eller brannspredning forårsaket av dråpedrypp.
3. Lås inn brennbare gasser: undertrykk utslipp av internt brennbare gasser og kutt tilførselen av brennende stoffer.
Dette laget av aluminiumoksydskall vil ikke brenne, ryke eller gå i stykker, og er et viktig fysisk grunnlag for å oppnå langvarig flammehemming av aluminiumhydroksid.
Ved faktiske brannulykker er tykk røyk og giftige gasser de primære årsakene til skade. Kjernefordelen med aluminiumhydroksid sammenlignet med andre flammehemmere er synkron flammehemming og sterk røykdemping.
Dens røykdempingsmekanisme gjenspeiles i tre aspekter:
1. Lavtemperaturundertrykkelse av røyk- og støvgenerering: absorberer varme og kjøling på forhånd for å redusere svart røyk, tjære og giftige partikler som genereres av høytemperatur-sprekking av materialer.
2. Fysisk adsorpsjon av røykpartikler av aluminalag: Den porøse overflatestrukturen kan fange opp røykpartikler og redusere røykkonsentrasjonen.
3. Ingen sekundær forurensning: produserer ikke svært giftig røyk som hydrogenhalogenider og dioksiner, og oppfyller de strenge kravene til røyktetthet innen områder som konstruksjon, transport, innendørs materialer og jernbanetransport.
I applikasjoner som epoksyharpiks, SMC/BMC-komposittmaterialer, ledninger og kabler, kan tilsetning av aluminiumhydroksid redusere materialets røyktetthet (DS) med mer enn 60 %, noe som forbedrer brannsikkerheten betydelig.
Aluminiumhydroksidvirker ikke alene og kan danne en synergistisk karboniseringseffekt med harpiksmatrisen i høyfyllingssystemer
1. Aluminalaget fremmer rask dannelse av et stabilt karbonlag på overflaten av substratet;
2. Varmeabsorpsjon og dehydrering akselererer fortettingen av karbonlaget, og forbedrer dets antioksidantkapasitet;
3. Reduser forbrenningstiden, gjør materialet selvslukkende, og slutt umiddelbart å brenne etter å ha forlatt flammen.
Denne synergistiske effekten gjør det mulig for aluminiumhydroksid å vise flammehemmende effektivitet som langt overgår vanlige uorganiske fyllstoffer i høyt fylte epoksyharpikser, umettede polyestere og elastomerer.
Tatt i betraktning de ovennevnte effektene, oppnår ikke aluminiumhydroksid flammehemming gjennom en enkelt mekanisme, men snarere gjennom den samtidige forekomsten av fire funksjoner: varmeabsorpsjon og kjøling, gassfasefortynning, fastfaseisolasjon, røykundertrykkelse og fast karbonfiksering, og danner et komplett tredimensjonalt flammehemmende nettverk:
1. Varmeabsorpsjon: tvungen avkjøling for å forhindre kontinuerlig pyrolyse av materialer;
2. Vannutslipp: Fortynn oksygen og brennbare gasser;
3. Skalldannelse: danner et alumina-isolasjonslag;
4. Røykdemping: Reduser giftig røyk og forbedre sikkerheten.
Dette er også den grunnleggende grunnen til at aluminiumhydroksid kan bli hovedmaterialet i det globale halogenfrie flammehemmende feltet.
![[Ta tak i rotårsaker og takle nøkkelutfordringer, sikre sikkerhet ved Taixing Materials] Taixing Co., Ltd.: Resitere](https://no.taixingfrchem.com/upload/8514/2025122613243148345.jpg "[Ta tak i rotårsaker og takle nøkkelutfordringer, sikre sikkerhet ved Taixing Materials] Taixing Co., Ltd.: Resitere")
