Ултрафин прах от алуминиев хидроксид има множество функции, като например забавяне на горенето, елиминиране на дим и пълнене, и може да постигне синергичен ефект на забавяне на горенето с фосфор и други вещества. Той е важен забавител на горенето за опазване на околната среда в електронната, химическата, кабелната, пластмасовата, каучуковата и други индустрии.
Алуминиевият хидроксид е неорганичен забавител на горенето от тип пълнеж. За да се постигне по-добър ефект на забавяне на горенето, количеството на пълнежа трябва да бъде повече от 40% (общо количество), а в някои случаи дори до 60%. Високото количество пълнеж не само сериозно влияе върху механичните свойства на продуктите, но и влошава екструдирането и обработката.
Следователно, за да може свръхфин прах от алуминиев хидроксид да се използва широко в огнеупорни материали като полиолефин, е необходима модификация на повърхността на праха от алуминиев хидроксид, за да се подобрят физичните и химичните свойства на повърхността, да се подобри съвместимостта и дисперсията на свръхфин прах от алуминиев хидроксид със субстрата, както и съвместимостта и дисперсията на органичния полимер или смола в органичния субстрат, за да се подобри механичната якост на материала и цялостните му характеристики.
1. Модификатор на повърхността, често използван за ултрафин алуминиев хидроксид
(1) силанов свързващ агент
Съществуват повече от сто вида силанови свързващи агенти, сред които най-стабилният е силановият свързващ агент с монослойна функционална група. Стабилността на силановия свързващ агент с β-функционална група е между стоманата и метала. В допълнение към подобряването на механичните свойства на продуктите, силановият свързващ агент с β-функционална група може също да подобри електрическите свойства и влагоустойчивостта на продуктите.
(2) циркониев свързващ агент
Класът циркониев свързващ агент, съдържащ циркониев алуминат с ниска относителна молекулна маса, е неорганичен полимер в основната верига на молекулата, който чрез комплексообразуване образува два вида органични лигандни субединици. Единият дентатен свързващ агент има добра хидроксилна стабилност, а другият дентатен свързващ агент има добри органични реакции. Суперфин прах от алуминиев хидроксид на прах има добър модифициран ефект.
(3) висши мастни киселини и техните соли
В молекулярната структура на висшите мастни киселини и техните соли, единият край е дълговерижна алкилова група, а другият край е карбоксилна група и нейната метална сол, които могат да реагират с повърхностните функционални групи на алуминиев хидроксид. Третирането на ултрафин алуминиев хидроксид на прах с високомастна киселина и нейната сол може да подобри афинитета между ултрафин алуминиев хидроксид на прах и полимерната молекула и да подобри механичните и обработваеми свойства на продукта.
(4) ненаситени органични киселини
Често срещани ненаситени органични киселини са: акрилова киселина, метакрилова киселина, канелена киселина и др. Най-общо казано, колкото по-силна е киселината, толкова по-лесно се образува йонна връзка, така че изберете повече: акрилова киселина и метакрилова киселина.
Разнообразие от органични киселини могат да се използват самостоятелно, могат да се използват и смесено, третирайки алкални метални йони, съдържащи минерален ултрафин алуминиев хидроксид на прах, ефектът е по-добър.
(5) органосилиций
Макромолекулата органосилиций, известна още като силициево масло, е вид полимер, който е свързан с органичната група на силициевия атом чрез силициево-кислородна верига (si-o-si) като скелет. Често използвани са водородсъдържащ полиметилсилоксан, хидроксил-терминиран полидиметилсилоксан и др.
2. Процес на модификация на повърхността на ултрафин алуминиев хидроксид
Понастоящем методите за модификация на повърхността на ултрафин алуминиев хидроксид на прах са предимно сухи и мокри.
(1) суха модификация
В този процес модифицираният ултрафин прах от алуминиев хидроксид се загрява предварително до определена температура и модификаторът бавно се капе във високоскоростния прах от алуминиев хидроксид, а продуктът се спира за опаковане след реакцията за определено време.
Предимствата на сухата модификация са ниските изисквания към оборудването и лесната работа. Недостатъкът е, че трудоемкостта на работниците е голяма, а скоростта на прахово покритие от алуминиев хидроксид е ниска.
(2) мокра модификация
Мократа модификация е процес на производство на ултрафин прах от алуминиев хидроксид, синтез на суспензия от алуминиев хидроксид след филтриране, промиване, разбиване на филтърната утайка, при определена температура на разбиване на суспензията след добавяне на модификатор, разбъркване за определен период от време, филтриране, сушене и разбиване на опаковката.
Предимствата на мократа модификация са ниска трудоемкост, липса на замърсяване с прах, висока производствена ефективност, висок процент на прахово покритие с алуминиев хидроксид, 20-30%, а ефектът на модификация е висок и стабилен. В сравнение със сухата модификация, мократа модификация има по-дълъг процес и по-високи изисквания към оборудването. Поради предимствата на мократа модификация, тя постепенно замества метода на производство със суха модификация.
3. Метод за оценка на ефекта на модификация на повърхността на ултрафин алуминиев хидроксид
(1) тест за скорост на абсорбция на масло
Скоростта на абсорбция на масло се използва главно за измерване на количеството рициново масло, необходимо, когато определено количество Al(OH)3 прах достигне степен на насищане, и се използва за характеризиране на количеството смола, необходимо, когато определено количество Al(OH)3 прах достигне степен на насищане.
Методът за откриване е следният: свръхфин прах от алуминиев хидроксид се претегля и изсушава, пробата от около 10 g се поставя в чаша, капва се рициново масло с бюрета и се разбърква внимателно със стъклена пръчка, за да се получи равномерно инфилтриране на рициново масло и пробата в топка. Изчислява се количеството рициново масло, адсорбирано на 100 g алуминиев хидроксид, т.е. скоростта на абсорбция на масло от ултрафин прах от алуминиев хидроксид.
След повърхностна модификация на алуминиев хидроксид на прах, скоростта на абсорбция на масло ще се промени до известна степен. Ако ултрафин алуминиев хидроксид на прах се модифицира със силанов свързващ агент, скоростта на абсорбция на масло ще намалее с около 10%.
(2) SEM тест
Морфологията на ултрафинния прах от алуминиев хидроксид преди и след модификация беше определена чрез електронен микроскоп. Дисперсията на модифицирания прах в матрицата беше по-добра от тази на немодифицирания продукт.
(3) FTIR тест
За анализ на групите върху повърхността на продукта е използвана Фурие инфрачервена спектроскопия (FTIR). Например, съдържанието на винил – Vi и – Si може да се определи чрез инфрачервени спектри на прах от алуминиев хидроксид с модификация на метил винил силан с мокра повърхност.
(4) определяне на свойствата на продукта
Модифицираните и немодифицираните ултрафини прахове от алуминиев хидроксид бяха използвани за тестване на кабелните индекси, като кислороден индекс, якост на опън и удължение при скъсване. Чрез сравнение може да се установи, че огнеупорните и механичните свойства на модифицираните продукти са подобрени.
(5) индекс на активиране
Индексът на активиране е индекс за оценка на ефекта от модификацията на повърхността чрез измерване на процента на количеството алуминиев хидроксид, плаващо на повърхността на водата, спрямо общото количество алуминиев хидроксид след модификацията. Поради различните видове модификатори на повърхността и различните методи за обработка на ултрафини прахове от алуминиев хидроксид, някои от модифицираните прахове ще плуват на повърхността на водата, а други ще потънат.
Като например натриев стеарат, титанатна мокра модификация, хидрофобна силанова суха модификация след ултрафин алуминиев хидроксид прах, индексът на активиране може да се използва за оценка на ефекта на модификация; Въпреки това, хидрофилният силан е модифициран по сух метод, а ултрафин алуминиев хидроксид прах, модифициран по силан мокър метод, потъва във вода, така че ефектът на модификация не може да бъде оценен чрез индекс на активиране, а точният метод за оценка е инфрачервена спектроскопия.
Време на публикуване: 24 април 2020 г.