介绍
铝酸钴（CoAl2O4）是一种热稳定性好，无毒，高阻燃性的绿色环保阻燃剂，对其阻燃研究较多，铝酸钴可以由活性炭为模板制备；或用溶胶凝胶法合成出介孔铝酸钴，再者用共沉淀法合成铝酸钴。
图一 铝酸钴
凝胶燃烧法合成铝酸钴
首先将一定量硝酸钴溶于水配成硝酸钴溶液，在100ml坩埚中加入一定体积的无水乙醇，再依次加入硝酸铝溶液及少量水，搅拌至各物料溶解、混匀，调pH值后于60-68℃水浴中蒸发至成凝胶。将此凝胶于烘箱90℃下烘干，然后于马弗炉（炉温600～800℃）中起火燃烧，燃烧过程中放出大量气体，3分钟后取出并冷却将、研细，在1000℃还原处理75min即得目标产物蓝色的铝酸钴。
阻燃应用
将PVC树脂与阻燃剂铝酸钴等各种助剂按配方比例，以先固体后液体的加入顺序加入并混合均匀，再将混合物放在145℃的提前预热双辊混练机上进行反复撕捏，剪切，直到观察物料色泽均匀，接着将其放入模具于平板硫化机160摄氏度中硫化，先在5MPa情况下保持热压3分钟，升压，在10MPa情况下保持热压8分钟后，取出冷压10分钟，得到样板。最后在万能制样机上加工切割成标准长度与厚度的测试样品。样品的配方比例：PVC树脂100g，稳定剂5g, DOP 30g，硬脂酸0.5g，硬脂酸钙0.5g，偶联剂1g，铝酸钴为变量添加，分别为0 g;1g;2g;5g;10g;15g。
由图二可以看出在2θ=31.30˚，36.92˚，44.86˚，55.66˚，59.46˚，65.26˚，其衍射峰位置与CeO2的JCPDS标准衍射卡 (34-394) 对照，没出现杂质峰，完全吻合，是立方尖晶石型CoAl2O4。
图二 凝胶燃烧法合成的阻燃剂铝酸钴的XRD谱图
从图三中的LOI (极限氧指数) 数据可看出，随铝酸钴阻燃剂加入量的增多，阻燃软PVC的LOI值不断随之增加。当加入凝胶燃烧法制备的CoAl2O4阻燃剂为10g时，阻燃软PVC样品的LOI有了较为明显的提高，其值从28%提高至34.3%，提高了6.3%，而后变化不大；由Tab.1的SDR（烟密度等级）和残炭量数据可看出空白的PVC样品（样品1）有较大的发烟量，已达到90.5%的烟密度等级，随着阻燃剂CoAl2O4的不断加入，样品的SDR（烟密度等级）值均有降低，残炭率逐渐增大。当CoAl2O4阻燃剂添加10g抑烟效果显著，烟密度等级数值由空白样品的90.5%降低到56.5%，降低了34%，同时残炭量由空白PVC的20.8%提高到28.7%，提高了近8个单位，说明CoAl2O4的加入能促进样品成炭，提高残炭率，这可能是因为阻燃剂中的钴元素促进聚氯乙烯的交联环化，残炭量增大，从而起到很好的隔氧、隔热、抑烟作用。由此表明CoAl2O4对软质聚氯乙烯有较好的抑烟阻燃的效果[1]。
图三 阻燃抑烟性能
参考文献
[1]吴瑞红.凝胶燃烧法合成铝酸钴及其阻燃性能研究[J].化学工程与装备,2019,(7):14-15+20.DOI:10.19566/j.cnki.cn35-1285/tq.2019.07.005.