Ultrajemný prášek hydroxidu hlinitého má několik funkcí, jako je zpomalovač hoření, odstraňování kouře a plnivo, a může mít synergický účinek zpomalovače hoření s fosforem a dalšími látkami. Je důležitým zpomalovačem hoření na ochranu životního prostředí v elektronickém, chemickém, kabelovém, plastikářském, gumárenském a dalších průmyslových odvětvích.
Hydroxid hlinitý je anorganický zpomalovač hoření s náplní. Pro dosažení lepšího účinku zpomalování hoření musí být množství náplně vyšší než 40 % (celkové množství), v některých případech až 60 %. Vysoké množství náplně však nejen vážně ovlivňuje mechanické vlastnosti výrobků, ale také zhoršuje extruzi a zpracovatelský výkon.
Aby se superjemný hydroxid hlinitý mohl široce používat v materiálech zpomalujících hoření, jako je polyolefin, je nutné povrch prášku hydroxidu hlinitého modifikovat, aby se zlepšily fyzikální a chemické vlastnosti povrchu, zvýšila se kompatibilita superjemného prášku hydroxidu hlinitého se substrátem, kompatibilita a disperzita organického polymeru nebo pryskyřice v organickém substrátu, a tím se zlepšila mechanická pevnost materiálu a komplexní výkon.
1. Povrchový modifikátor běžně používaný pro ultrajemný hydroxid hlinitý
(1) silanové vazebné činidlo
Existuje více než sto druhů silanových vazebných činidel, z nichž nejstabilnější je silanové vazebné činidlo s monovrstvou a funkční skupinou. Stabilita silanového vazebného činidla s funkční skupinou - je mezi ocelí a kovem. Kromě zlepšení mechanických vlastností výrobků může silanové vazebné činidlo s funkční skupinou - také zlepšit elektrické vlastnosti a odolnost výrobků vůči vlhkosti.
(2) zirkoniové spojovací činidlo
Třída zirkoniových vazebných činidel obsahujících hlinitan zirkoničitý s nízkou relativní molekulovou hmotností anorganického polymeru v hlavním řetězci molekuly při komplexaci dvou druhů organických ligandových podjednotek, dentát s vazebným činidlem má dobrou hydroxylovou stabilitu a další dentát s vazebným činidlem má dobré organické reakce. Superjemný prášek hydroxidu hlinitého s hydroxidem hlinitým má dobré modifikační účinky.
(3) vyšší mastné kyseliny a jejich soli
V molekulární struktuře vyšších mastných kyselin a jejich solí je jeden konec alkylová skupina s dlouhým řetězcem a druhý konec je karboxylová skupina a její kovová sůl, která může reagovat s povrchovými funkčními skupinami hydroxidu hlinitého. Zpracování ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého vysoce mastnou kyselinou a její solí může zlepšit afinitu mezi ultrajemným práškem hydroxidu hlinitého a molekulou polymeru a zlepšit mechanické a zpracovatelské vlastnosti produktu.
(4) nenasycené organické kyseliny
Mezi běžné nenasycené organické kyseliny patří: kyselina akrylová, kyselina methakrylová, kyselina skořicová atd. Obecně platí, že čím silnější je kyselina, tím snadněji se tvoří iontová vazba, proto je třeba zvolit více: kyselinu akrylovou a kyselinu methakrylovou.
Různé organické kyseliny lze použít samostatně, lze je také použít ve směsi, ošetření iontů alkalických kovů obsahujících minerální ultrajemný hydroxid hlinitý v prášku vede k lepšímu účinku.
(5) organokřemičitý
Makromolekula organosiliku, známá také jako silikonový olej, je druh polymeru, který je s organickou skupinou na atomu křemíku spojen řetězcem křemíkových vazeb typu kyslík (si-o-si) jako kostrou. Běžně se používají polymethylsiloxany obsahující vodík, polydimethylsiloxany zakončené hydroxylovou skupinou atd.
2. Proces povrchové modifikace ultrajemného hydroxidu hlinitého
V současné době jsou metody modifikace povrchu ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého převážně suché a mokré.
(1) suchá modifikace
V tomto procesu se modifikovaný ultrajemný prášek hydroxidu hlinitého předehřeje na určitou teplotu a modifikátor se pomalu přikape do vysokorychlostního prášku hydroxidu hlinitého a produkt se po určité době reakce zastaví pro balení.
Výhodami suché modifikace jsou nízké požadavky na vybavení a jednoduchá obsluha. Nevýhodou je vysoká pracovní náročnost pracovníků a nízká rychlost nanášení práškového laku hydroxidem hlinitým.
(2) mokrá modifikace
Mokrá modifikace spočívá v procesu výroby ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého, syntéze suspenze hydroxidu hlinitého po filtraci, promytí, šlehání filtračního koláče, při určité teplotě šlehané suspenze po přidání modifikátoru, míchání po určitou dobu, filtraci, sušení a šlehání.
Výhody mokré modifikace jsou nízká pracnost, žádné znečištění prachem, vysoká účinnost výroby, vysoká míra práškového lakování hydroxidem hlinitým, 20-30 %, modifikační efekt je vysoký a stabilní. Ve srovnání se suchou modifikací má mokrá modifikace delší proces a vyšší požadavky na vybavení. Díky výhodám mokré modifikace postupně nahrazuje metodu suché modifikace.
3. Metoda hodnocení vlivu modifikace povrchu ultrajemného hydroxidu hlinitého
(1) test rychlosti absorpce oleje
Rychlost absorpce oleje se používá hlavně k měření množství ricinového oleje potřebného, když určité množství prášku Al(OH)3 dosáhne saturační infiltrace, a používá se k charakterizaci množství pryskyřice potřebného, když určité množství prášku Al(OH)3 dosáhne saturační infiltrace.
Metoda detekce je následující: zváží se superjemný prášek hydroxidu hlinitého a vysuší se vzorek o hmotnosti asi 10 g, umístí se do kádinky, byretou se přidá ricinový olej a jemně se promíchá skleněnou tyčinkou, aby se ricinový olej a vzorek rovnoměrně infiltrovaly do kuličky. Vypočítá se množství ricinového oleje adsorbovaného na 100 g hydroxidu hlinitého, tj. míra absorpce oleje ultrajemným práškem hydroxidu hlinitého.
Po povrchové modifikaci práškového hydroxidu hlinitého se míra absorpce oleje do určité míry změní. Pokud je ultrajemný prášek hydroxidu hlinitého modifikován silanovým spojovacím činidlem, míra absorpce oleje se sníží přibližně o 10 %.
(2) SEM test
Morfologie ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého před a po modifikaci byla detekována elektronovým mikroskopem. Disperze modifikovaného prášku v matrici byla lepší než u nemodifikovaného produktu.
(3) Zkouška FTIR
Fourierova infračervená spektroskopie (FTIR) byla použita k analýze skupin na povrchu produktu. Například obsah vinylu – Vi a – Si lze stanovit pomocí infračervených spekter prášku hydroxidu hlinitého s modifikací methylvinylsilanu za mokra.
(4) stanovení vlastností produktu
Modifikované a nemodifikované ultrajemné prášky hydroxidu hlinitého byly použity k testování indexů kabelů, jako je kyslíkový index, pevnost v tahu a prodloužení. Porovnáním lze zjistit, že se zlepšily vlastnosti zpomalující hoření a mechanické vlastnosti modifikovaných produktů.
(5) aktivační index
Aktivační index je index pro vyhodnocení účinku modifikace povrchu měřením procentuálního poměru množství hydroxidu hlinitého plovoucího na hladině vody k celkovému množství hydroxidu hlinitého po modifikaci. Vzhledem k různým typům modifikátorů povrchu a různým metodám zpracování ultrajemných prášků hydroxidu hlinitého budou některé modifikované prášky plavat na hladině vody a některé se potopí.
Jako je stearát sodný, mokrá modifikace titaničitanem, suchá modifikace hydrofobním silanem po ultrajemném prášku hydroxidu hlinitého, lze k vyhodnocení modifikačního účinku použít aktivační index. Hydrofilní silan však byl modifikován suchou metodou a ultrajemný prášek hydroxidu hlinitého modifikovaný mokrou metodou silanu by se ve vodě ponořil, takže modifikační účinek nemohl být vyhodnocen pomocí aktivačního indexu a přesnou metodou hodnocení byla infračervená spektroskopie.
Čas zveřejnění: 24. dubna 2020