摘 要

氢氧化铝（ATH）是目前世界上用量最大最广的无机阻燃添加剂。作为阻燃剂，ATH不仅能阻燃，且能防止发烟、不产生有毒气体和滴下物，所以可以得到较广泛的应用，在阻燃方面的使用量也在逐年增加。ATH的使用范围主要是：热塑性塑料、热固性塑料、涂料、合成橡胶及建材等行业。

作为阻燃剂，ATH在单独使用的时候阻燃效率往往比较低，其填充量通要在40%以上才能满足在实际应用中的阻燃要求，然而，过高的添加量只能获得适中的阻燃性，并且会使高分子材料的加工性和力学性能变差，而用偶联剂对ATH进行改性可以有效的提高ATH的阻燃性能。

本实验以硅烷偶联剂加入ATH中进行表面改性，再将其和树脂反应制作样品，通过改变硅烷偶联剂的用量以及改性后ATH的填充量的方式制作出的样品，并对它们进行拉力、密度、吸水率、热失重测试并进行比较，以探究改性ATH对树脂强度的影响。

关键词：氢氧化铝；硅烷偶联剂；不饱和树脂；表面改性

Modification of Aluminum hydroxide by Silane Coupling Agent and its effect in Polymer Modification

ABSTRACT

Aluminum hydroxide (ATH) is the most widely used inorganic flame retardant additive. As a flame retardant, ATH can not only stop burning, but also prevent smoke, produce no droplets and toxic gases. Therefore, ATH is widely used and its usage is increasing year by year.Aluminum hydroxide is often used in thermosetting plastics, thermoplastics, synthetic rubber, coatings and building materials.

The flame-retardant efficiency of ATH is low when it is used as flame retardant alone. To meet the actual requirements of flame retardancy, it’s filling amount must be more than 40% . However, the high content of ATH can only obtain moderate flame retardancy, and the mechanical properties of polymer materials will be decreased, it’s processability will also become worse. Modification of ATH with coupling agent can effectively improve the flame retardancy of it.

In this experiment, ATH was surface modified by silane coupling agent and then added to resin to produce samples. The samples were produced by changing the amount of silane coupling agent and the filling amount of modified ATH. Then, we will measure and compare their tension, density, water absorption and thermogravimetry to investigate the effect of modified ATH on resin’s strength.

Key words：Aluminium hydroxide; Silane Coupling Agent; Unsaturated Resin; Surface Modification

目 录

1文献综述…………………………………………………………………………………………1

1.1 硅烷偶联剂………………………………………………………………………………1

1.2 硅烷偶联剂改性氢氧化铝机理…………………………………………………………1

1.3 研究目的及意义…………………………………………………………………………1

1.4 研究现状…………………………………………………………………………2

1.5 研究内容…………………………………………………………………………4

2材料与方法………………………………………………………………………………………5

2.1 实验原理及试剂…………………………………………………………………………5

2.2 实验方法…………………………………………………………………………………5

2.2.1 氢氧化铝的表面改性……………………………………………………………5

2.2.2 改性氢氧化铝/不饱和树脂样条的制备………………………………………5

2.3 测定方法…………………………………………………………………………………5

2.3.1 拉力测定…………………………………………………………………………6

2.3.2 热失重测定………………………………………………………………………6

2.3.3 密度测定……………………………………………………………………6

2.3.4 吸水率测定………………………………………………………………………6

2.3.5 吸油率测定………………………………………………………………………6

3结果与讨论………………………………………………………………………………………7

3.1 氢氧化铝被硅烷偶联剂改性后对其吸油率的影响……………………………………7

3.2 不同氢氧化铝添加量对树脂强度的影响………………………………………………7

3.3 不同氢氧化铝添加量对树脂密度的影响………………………………………………9

3.4 不同氢氧化铝添加量对树脂热失重的影响……………………………………………10

3.5 不同氢氧化铝添加量对树脂吸水率的影响……………………………………………11

4结论……………………………………………………………………………………………12

致谢……………………………………………………………………………………………13

参考文献………………………………………………………………………………………14

1 文献综述

• 1. 硅烷偶联剂

偶联剂是一种不可或缺的、应用领域日趋广泛的处理剂，它的分子结构的最大的特点就是其分子中含有化学性质不同的2个基团，1个是易与无机物表面起化学反应的亲无机物基团;另1个是能与合成树脂或其他聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中的亲有机物基团。因此偶联剂又称“分子桥”，起到一个改善无机物与有机物之间的界面的作用^[1]。偶联剂有很多种类，我们要研究的为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂最早由美国联合碳化物公司研发，主要是用在玻璃纤维增强塑料上。硅烧偶联剂分子结构式为:Y——R——Si(OR)3(式中的Y代表有机官能基,SiOR代表硅烷氧基)。

1.2 硅烷偶联剂改性氢氧化铝机理

硅烷偶联剂改性是一种高效便捷的化学表面改性方法，主要用于对高分子复合材料中无机粉体的表面改性，也有部分对氢氧化物阻燃剂的改性的研究^[2]。在近乎无水条件下，硅烷偶联剂上的氧可以直接和氢氧化铝的表面羟基发生作用而形成化学键。纳米氢氧化铝颗粒与有机硅烷偶联剂之间还可能有范德华力和氢键，在这些力的作用下，硅烷偶联剂能够在一定程度上包裹在氢氧化铝颗粒的表面，所以，硅烷偶联剂的加入是能够有效阻止氢氧化铝颗粒之间的团聚的,故能制得纳米级的氢氧化铝粉体^[3]。由于偶联剂分子含有两个化学性质不同的基团，因此它的一端能与有机高分子材料结合，另一端能与无机阻燃剂发生反应，在一定的条件下经过缩合、脱水和固化等步骤，形成化学键，从而形成阻燃剂一硅烷偶联剂一有机高分子材料之间良好的界面结合，达到将两种性质差异较大的材料牢固结合的目的^[4]。