Bubuk aluminium hidroksida ultrahalus memiliki banyak fungsi seperti penghambat api, penghilang asap, dan pengisi, serta dapat menghasilkan efek penghambat api sinergis dengan fosfor dan zat lainnya. Ini adalah penghambat api perlindungan lingkungan yang penting dalam industri elektronik, kimia, kabel, plastik, karet, dan industri lainnya.
Aluminium hidroksida adalah bahan pengisi penghambat api anorganik. Untuk mencapai efek penghambat api yang lebih baik, jumlah pengisi perlu lebih dari 40% (jumlah total), bahkan ada yang mencapai 60%. Namun, jumlah pengisi yang tinggi tidak hanya sangat memengaruhi sifat mekanik produk, tetapi juga memperburuk kinerja ekstrusi dan pemrosesannya.
Oleh karena itu, agar bubuk aluminium hidroksida superhalus dapat digunakan secara luas dalam bahan tahan api seperti poliolefin, perlu dilakukan modifikasi permukaan bubuk aluminium hidroksida, untuk meningkatkan sifat fisik dan kimia permukaan, meningkatkan kompatibilitas bubuk aluminium hidroksida superhalus dengan substrat, polimer organik atau resin, serta dispersi dalam substrat organik, sehingga dapat meningkatkan kekuatan mekanik material dan kinerja komprehensifnya.
1. Modifikator permukaan yang umum digunakan untuk aluminium hidroksida ultrahalus
(1) agen pengikat silana
Terdapat lebih dari seratus jenis agen pengikat silana, di antaranya agen pengikat silana gugus fungsional monolayer adalah yang paling stabil. Stabilitas agen pengikat silana gugus fungsional berada di antara baja dan logam. Selain meningkatkan sifat mekanik produk, agen pengikat silana gugus fungsional juga dapat meningkatkan sifat listrik dan ketahanan terhadap kelembaban produk.
(2) agen penghubung zirkonium
Kelas agen pengikat zirkonium yang mengandung zirkonium aluminat dengan massa molekul relatif rendah dari polimer anorganik dalam rantai utama molekul pada kompleksasi dua jenis subunit ligan organik, satu bergigi dengan agen pengikat memiliki stabilitas hidroksil yang baik, bergigi lainnya dengan agen pengikat memiliki reaksi organik yang baik, bubuk aluminium hidroksida superhalus memiliki efek modifikasi yang baik.
(3) asam lemak tinggi dan garamnya
Dalam struktur molekuler asam lemak rantai panjang dan garamnya, salah satu ujungnya adalah gugus alkil rantai panjang, dan ujung lainnya adalah gugus karboksil dan garam logamnya yang dapat bereaksi dengan gugus fungsional permukaan aluminium hidroksida. Perlakuan bubuk aluminium hidroksida ultrahalus dengan asam lemak rantai panjang dan garamnya dapat meningkatkan afinitas antara bubuk aluminium hidroksida ultrahalus dan molekul polimer, serta meningkatkan sifat mekanik dan pemrosesan produk.
(4) asam organik tak jenuh
Asam organik tak jenuh yang umum adalah: asam akrilik, asam metakrilik, asam sinamat, dll. Secara umum, semakin kuat asamnya, semakin mudah membentuk ikatan ion, jadi lebih banyak dipilih: asam akrilik dan asam metakrilik.
Berbagai asam organik dapat digunakan sendiri, atau dapat juga digunakan secara campuran, misalnya dengan mencampurnya dengan bubuk aluminium hidroksida ultrahalus yang mengandung ion logam alkali, sehingga hasilnya lebih baik.
(5) organosilikon
Makromolekul organosilikon, juga dikenal sebagai minyak silikon, adalah sejenis polimer yang terhubung dengan gugus organik pada atom silikon melalui rantai ikatan silikon-oksigen (si-o-si) sebagai kerangka. Yang umum digunakan adalah polimetilsiloksan yang mengandung hidrogen, polidimetilsiloksan berujung hidroksil, dan lain-lain.
2. Proses modifikasi permukaan aluminium hidroksida ultrahalus
Saat ini, metode modifikasi permukaan bubuk aluminium hidroksida ultrahalus terutama menggunakan metode kering dan basah.
(1) modifikasi kering
Dalam proses ini, bubuk aluminium hidroksida ultrahalus yang telah dimodifikasi dipanaskan terlebih dahulu hingga suhu tertentu, dan bahan pengubah diteteskan secara perlahan ke dalam bubuk aluminium hidroksida berkecepatan tinggi, dan produk dihentikan untuk pengemasan setelah reaksi berlangsung selama waktu tertentu.
Keunggulan modifikasi kering adalah persyaratan peralatan yang rendah dan pengoperasian yang sederhana. Kekurangannya adalah intensitas kerja para pekerja tinggi, dan tingkat pelapisan bubuk aluminium hidroksida rendah.
(2) modifikasi basah
Modifikasi basah adalah proses produksi bubuk aluminium hidroksida ultrahalus, yaitu sintesis bubur aluminium hidroksida setelah penyaringan, pencucian, dan pengocokan endapan filter. Pada suhu tertentu, bubur dikocok setelah ditambahkan bahan pengubah, diaduk selama jangka waktu tertentu, disaring, dikeringkan, dan dikemas.
Keunggulan modifikasi basah adalah intensitas kerja rendah, tidak ada polusi debu, efisiensi produksi tinggi, tingkat pelapisan bubuk aluminium hidroksida tinggi, 20-30%, efek modifikasi tinggi dan stabil. Dibandingkan dengan modifikasi kering, modifikasi basah memiliki proses yang lebih panjang dan persyaratan yang lebih tinggi pada peralatan. Karena keunggulan modifikasi basah, metode ini secara bertahap menggantikan metode produksi modifikasi kering.
3. Metode evaluasi efek modifikasi permukaan aluminium hidroksida ultrahalus
(1) uji tingkat penyerapan minyak
Tingkat penyerapan minyak terutama digunakan untuk mengukur jumlah minyak jarak yang dibutuhkan ketika sejumlah bubuk Al(OH)3 tertentu mencapai infiltrasi jenuh, dan digunakan untuk mengkarakterisasi jumlah resin yang dibutuhkan ketika sejumlah bubuk Al(OH)3 tertentu mencapai infiltrasi jenuh.
Metode pendeteksiannya adalah sebagai berikut: bubuk alumina hidroksida superhalus ditimbang dan sampel keringnya sekitar 10 g, ditempatkan dalam gelas beker, teteskan minyak jarak dengan buret, dan aduk perlahan dengan batang kaca agar minyak jarak dan sampel tercampur merata membentuk bola. Jumlah minyak jarak yang terserap per 100 g aluminium hidroksida dihitung, yaitu, tingkat penyerapan minyak oleh bubuk aluminium hidroksida ultrahalus.
Setelah modifikasi permukaan bubuk aluminium hidroksida, tingkat penyerapan minyak akan berubah sampai batas tertentu. Jika bubuk aluminium hidroksida ultrahalus dimodifikasi dengan agen pengikat silan, tingkat penyerapan minyak akan berkurang sekitar 10%.
(2) Tes SEM
Morfologi serbuk aluminium hidroksida ultrahalus sebelum dan sesudah modifikasi dideteksi menggunakan mikroskop elektron. Dispersi serbuk yang dimodifikasi dalam matriks lebih baik daripada produk yang tidak dimodifikasi.
(3) Tes FTIR
Spektroskopi inframerah Fourier (FTIR) digunakan untuk menganalisis gugus-gugus pada permukaan produk. Misalnya, kandungan vinil –Vi dan –Si dapat ditentukan melalui spektrum IR bubuk aluminium hidroksida dengan modifikasi permukaan basah metil vinil silana.
(4) penentuan sifat produk
Serbuk aluminium hidroksida ultrahalus yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi digunakan untuk menguji indeks kabel seperti indeks oksigen, kekuatan tarik, dan perpanjangan saat putus. Melalui perbandingan, dapat ditemukan bahwa sifat tahan api dan sifat mekanik produk yang dimodifikasi telah meningkat.
(5) indeks aktivasi
Indeks aktivasi adalah indeks untuk mengevaluasi efek modifikasi permukaan dengan mengukur persentase jumlah aluminium hidroksida yang mengapung di permukaan air terhadap jumlah total aluminium hidroksida setelah modifikasi. Karena jenis pengubah permukaan yang berbeda dan metode pengolahan bubuk aluminium hidroksida ultrahalus yang berbeda, beberapa bubuk yang dimodifikasi akan mengapung di permukaan air dan beberapa akan tenggelam.
Seperti modifikasi basah natrium stearat dan titanat, serta modifikasi kering silan hidrofobik setelah modifikasi bubuk aluminium hidroksida ultrahalus, indeks aktivasi dapat digunakan untuk mengevaluasi efek modifikasi; Namun, silan hidrofilik dimodifikasi dengan metode kering, dan bubuk aluminium hidroksida ultrahalus yang dimodifikasi dengan metode basah silan akan tenggelam dalam air, sehingga efek modifikasi tidak dapat dievaluasi dengan indeks aktivasi, dan metode evaluasi yang akurat adalah spektroskopi inframerah.
Waktu posting: 24 April 2020