अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड सतह संशोधन

अतिसूक्ष्म एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर में अग्निरोधक, धुआं निष्कासन और भराई जैसे कई कार्य होते हैं, और यह फॉस्फोरस और अन्य पदार्थों के साथ मिलकर सहक्रियात्मक अग्निरोधक प्रभाव उत्पन्न कर सकता है। यह इलेक्ट्रॉनिक्स, रसायन, केबल, प्लास्टिक, रबर और अन्य उद्योगों में एक महत्वपूर्ण पर्यावरण संरक्षण अग्निरोधक है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड एक फिलिंग प्रकार का अकार्बनिक ज्वाला मंदक है। बेहतर ज्वाला मंदक प्रभाव प्राप्त करने के लिए, फिलिंग की मात्रा 40% (कुल मात्रा) से अधिक होनी चाहिए, कुछ मामलों में यह 60% तक भी होती है। लेकिन उच्च फिलिंग मात्रा न केवल उत्पादों के यांत्रिक गुणों को गंभीर रूप से प्रभावित करती है, बल्कि एक्सट्रूज़न और प्रसंस्करण प्रदर्शन को भी खराब कर देती है।

इसलिए, पॉलीओलेफिन जैसे ज्वाला मंदक पदार्थों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर को बनाने के लिए, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर की सतह का संशोधन करना आवश्यक है, ताकि सतह के भौतिक और रासायनिक गुणों में सुधार हो सके, अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर और सब्सट्रेट के बीच संबंध बढ़े, कार्बनिक पॉलिमर या राल की अनुकूलता और कार्बनिक सब्सट्रेट में फैलाव बढ़े, जिससे सामग्री की यांत्रिक शक्ति और समग्र प्रदर्शन में सुधार हो सके।

1. अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला सतह संशोधक

(1) सिलान युग्मन एजेंट

सिलान युग्मन एजेंटों की सौ से अधिक किस्में हैं, जिनमें से मोनोलेयर कार्यात्मक समूह सिलान युग्मन एजेंट सबसे स्थिर है। -कार्यात्मक समूह सिलान युग्मन एजेंट की स्थिरता स्टील और धातु के बीच की होती है। उत्पादों के यांत्रिक गुणों को बढ़ाने के अलावा, -कार्यात्मक समूह सिलान युग्मन एजेंट उत्पादों के विद्युत गुणों और नमी प्रतिरोध को भी बेहतर बना सकता है।

(2) ज़िरकोनियम युग्मन एजेंट

ज़िरकोनियम एलुमिनेट युक्त ज़िरकोनियम युग्मन एजेंट, अणु की मुख्य श्रृंखला में कम सापेक्ष आणविक द्रव्यमान वाले अकार्बनिक बहुलक पर दो प्रकार के कार्बनिक लिगैंड उप-इकाइयों के संपीडन पर, युग्मन एजेंट के साथ एक दंतयुक्त भाग अच्छी हाइड्रॉक्सिल स्थिरता दिखाता है, जबकि दूसरा दंतयुक्त भाग युग्मन एजेंट के साथ अच्छी कार्बनिक प्रतिक्रियाएँ दिखाता है, और एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड अतिसूक्ष्म एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर में अच्छे संशोधक प्रभाव होते हैं।

(3) उच्च वसा अम्ल और उनके लवण

उच्च वसा अम्लों और उनके लवणों की आणविक संरचना में, एक छोर पर लंबी श्रृंखला वाला एल्काइल समूह होता है, और दूसरे छोर पर कार्बोक्सिल समूह और उसका धातु लवण होता है जो एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के सतही कार्यात्मक समूहों के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। उच्च वसा अम्ल और उसके लवण के साथ अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर का उपचार करने से अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर और बहुलक अणु के बीच संबंध में सुधार होता है, और उत्पाद के यांत्रिक और प्रसंस्करण गुणों में वृद्धि होती है।

(4) असंतृप्त कार्बनिक अम्ल

सामान्य असंतृप्त कार्बनिक अम्ल हैं: एक्रिलिक अम्ल, मेथैक्रिलिक अम्ल, सिनामिक अम्ल, आदि। सामान्यतः, अम्ल जितना प्रबल होगा, आयनिक बंध बनाना उतना ही आसान होगा, इसलिए एक्रिलिक अम्ल और मेथैक्रिलिक अम्ल का चयन अधिक करें।

विभिन्न प्रकार के कार्बनिक अम्लों का उपयोग अकेले किया जा सकता है, साथ ही इनका मिश्रित उपयोग भी किया जा सकता है। क्षार धातु आयनों वाले खनिज अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर के उपचार में इसका प्रभाव बेहतर होता है।

(5) ऑर्गेनोसिलिकॉन

मैक्रोमोलेक्यूल ऑर्गेनोसिलिकॉन, जिसे सिलिकॉन तेल के नाम से भी जाना जाता है, एक प्रकार का बहुलक है जो सिलिकॉन परमाणु पर कार्बनिक समूह से सिलिकॉन ऑक्सीजन बॉन्ड श्रृंखला (si-o-si) द्वारा कंकाल के रूप में जुड़ा होता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले बहुलक हाइड्रोजन युक्त पॉलीमिथाइलसिलोक्सेन, हाइड्रॉक्सिल-टर्मिनेटेड पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन आदि हैं।

2. अति सूक्ष्म एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड की सतह संशोधन प्रक्रिया

वर्तमान में, अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर के सतह संशोधन की विधियाँ मुख्य रूप से शुष्क और आर्द्र हैं।

(1) शुष्क संशोधन

इस प्रक्रिया में, संशोधित अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर को एक निश्चित तापमान तक पहले से गर्म किया जाता है, और संशोधक को धीरे-धीरे उच्च गति वाले एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर में बूंद-बूंद करके डाला जाता है, और एक निश्चित समय तक प्रतिक्रिया होने के बाद उत्पाद को पैकेजिंग के लिए रोक दिया जाता है।

शुष्क संशोधन के लाभ यह हैं कि इसमें उपकरण की आवश्यकता कम होती है और संचालन सरल होता है। इसका नुकसान यह है कि इसमें श्रमिकों की श्रमशक्ति अधिक होती है और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर कोटिंग की दर कम होती है।

(2) गीला संशोधन

अल्ट्राफाइन एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर के उत्पादन की प्रक्रिया में, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड घोल को छानने, धोने और फिल्टर केक को फेंटने के बाद संश्लेषित किया जाता है। एक निश्चित तापमान पर घोल को फेंटने के बाद, संशोधक मिलाया जाता है, कुछ समय तक हिलाया जाता है, फिर छानकर सुखाया जाता है और अंत में पैकेजिंग के लिए पैक किया जाता है।

गीले संशोधन के लाभ हैं कम श्रम की आवश्यकता, धूल प्रदूषण का अभाव, उच्च उत्पादन क्षमता, उच्च एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर कोटिंग दर (20-30%), और संशोधन प्रभाव का उच्च और स्थिर होना। सूखे संशोधन की तुलना में, गीले संशोधन की प्रक्रिया लंबी होती है और उपकरण संबंधी आवश्यकताएँ भी अधिक होती हैं। गीले संशोधन के लाभों के कारण, यह धीरे-धीरे सूखे संशोधन उत्पादन विधि का स्थान ले रहा है।

3. अतिसूक्ष्म एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड के सतह संशोधन प्रभाव के मूल्यांकन की विधि

(1) तेल अवशोषण दर परीक्षण

तेल अवशोषण दर का उपयोग मुख्य रूप से यह मापने के लिए किया जाता है कि जब Al(OH)3 पाउडर की एक निश्चित मात्रा संतृप्ति तक पहुँच जाती है तो अरंडी के तेल की कितनी मात्रा की आवश्यकता होती है, और इसका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि जब Al(OH)3 पाउडर की एक निश्चित मात्रा संतृप्ति तक पहुँच जाती है तो राल की कितनी मात्रा की आवश्यकता होती है।

जांच विधि इस प्रकार है: लगभग 10 ग्राम सूखे एल्यूमिना हाइड्रॉक्साइड पाउडर का वजन करके उसे एक बीकर में रखा जाता है, फिर ब्यूरेट की सहायता से अरंडी का तेल बूंद-बूंद करके डाला जाता है और कांच की छड़ से धीरे-धीरे मिलाया जाता है ताकि अरंडी का तेल और नमूना समान रूप से मिलकर एक गोला बना लें। प्रति 100 ग्राम एल्यूमिना हाइड्रॉक्साइड द्वारा अवशोषित अरंडी के तेल की मात्रा की गणना की जाती है, अर्थात् अतिसूक्ष्म एल्यूमिना हाइड्रॉक्साइड पाउडर की तेल अवशोषण दर।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर के सतह संशोधन के बाद, तेल अवशोषण दर में कुछ हद तक परिवर्तन आएगा। यदि अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर को सिलान कपलिंग एजेंट के साथ संशोधित किया जाता है, तो तेल अवशोषण दर लगभग 10% कम हो जाएगी।

(2) एसईएम परीक्षण

संशोधन से पहले और बाद में अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर की संरचना का अध्ययन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा किया गया। संशोधित पाउडर का मैट्रिक्स में फैलाव असंशोधित उत्पाद की तुलना में बेहतर था।

(3) एफटीआईआर परीक्षण

उत्पाद की सतह पर मौजूद समूहों का विश्लेषण करने के लिए फूरियर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) का उपयोग किया गया था। उदाहरण के लिए, मिथाइल विनाइल सिलान के गीले सतह संशोधन के साथ एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर के आईआर स्पेक्ट्रा द्वारा विनाइल - वीआई और - एसआई की सामग्री का निर्धारण किया जा सकता है।

(4) उत्पाद के गुणों का निर्धारण

संशोधित और अपरिवर्तित अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर का उपयोग ऑक्सीजन सूचकांक, तन्यता शक्ति और विखंडन पर बढ़ाव जैसे केबल सूचकांकों का परीक्षण करने के लिए किया गया था। तुलना करने पर यह पाया गया कि संशोधित उत्पादों के ज्वाला मंदक और यांत्रिक गुणों में सुधार हुआ है।

(5) सक्रियण सूचकांक

सक्रियण सूचकांक एक ऐसा सूचकांक है जो सतह संशोधन के प्रभाव का मूल्यांकन करता है। यह संशोधन के बाद पानी की सतह पर तैरने वाले एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की मात्रा और कुल एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की मात्रा के प्रतिशत को मापता है। विभिन्न प्रकार के सतह संशोधकों और अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर के विभिन्न उपचार विधियों के कारण, कुछ संशोधित पाउडर पानी की सतह पर तैरते हैं और कुछ डूब जाते हैं।

जैसे कि सोडियम स्टीयरेट, टाइटेनेट वेट मॉडिफिकेशन, हाइड्रोफोबिक सिलान ड्राई मॉडिफिकेशन के बाद अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर में, सक्रियण सूचकांक का उपयोग संशोधन प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है; हालांकि, हाइड्रोफिलिक सिलान को ड्राई विधि से संशोधित किया गया था, और सिलान वेट विधि से संशोधित अतिसूक्ष्म एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड पाउडर पानी में डूब जाता है, इसलिए सक्रियण सूचकांक द्वारा संशोधन प्रभाव का मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है, और सटीक मूल्यांकन विधि अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी है।