שינוי פני השטח של אלומיניום הידרוקסיד עדין במיוחד

לאבקת אלומיניום הידרוקסיד דקה במיוחד יש פונקציות מרובות כגון מעכב בעירה, סילוק עשן ומילוי, ויכולה לייצר אפקט מעכב בעירה סינרגטי עם זרחן וחומרים אחרים. זהו מעכב בעירה חשוב להגנת הסביבה בתעשיות האלקטרוניקה, הכימיה, הכבלים, הפלסטיק, הגומי ואחרות.

אלומיניום הידרוקסיד הוא מעכב בעירה אנאורגני מסוג מילוי, על מנת להשיג אפקט מעכב בעירה טוב יותר, כמות המילוי צריכה להיות יותר מ-40% (הכמות הכוללת), חלקם אף גבוהים עד 60%. אך כמות המילוי הגבוהה לא רק משפיעה קשות על התכונות המכניות של המוצרים, אלא גם מחמירה את ביצועי השיחול והעיבוד.

לכן, על מנת לייצר אבקת אלומיניום הידרוקסיד דקה במיוחד, ניתן להשתמש בה באופן נרחב בחומרים מעכבי בעירה כגון פוליאולפין, יש צורך בשינוי פני השטח של אבקת אלומיניום הידרוקסיד. על מנת לשפר את התכונות הפיזיקליות והכימיות של פני השטח, לשפר את אבקת האלומיניום הידרוקסיד הדקה במיוחד והמצע, את התאימות והפיזור של הפולימר האורגני או השרף במצע האורגני, על מנת לשפר את החוזק המכני של החומר ואת הביצועים המקיפים.

1. משנה פני שטח המשמש בדרך כלל לאלומיניום הידרוקסיד עדין במיוחד

(1) חומר צימוד סילאן

ישנם יותר ממאה סוגים של חומרי צימוד לסילאן, ביניהם חומר צימוד הסילאן המונו-שכבתי-קבוצה פונקציונלית הוא היציב ביותר. יציבותו של חומר צימוד הסילאן המונו-שכבתי-קבוצה פונקציונלית- היא בין פלדה למתכת. בנוסף לשיפור התכונות המכניות של המוצרים, חומר צימוד הסילאן המונו-שכבתי-קבוצה פונקציונלית- יכול גם לשפר את התכונות החשמליות ואת עמידות הלחות של המוצרים.

(2) חומר צימוד זירקוניום

חומר צימוד זירקוניום מסוג המכיל אלומינט זירקוניום, בעל מסה מולקולרית יחסית נמוכה, יוצר קומפלקס של שני סוגים של תת-יחידות ליגנד אורגניות בשרשרת הראשית של המולקולה. האחד, המשונן, בעל יציבות הידרוקסיל טובה עם חומר הצימוד, והשני, המשונן, בעל תגובות אורגניות טובות, ולאבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד יש השפעות שינוי טובות.

(3) חומצות שומן גבוהות יותר ומלחיהן

במבנה המולקולרי של חומצות שומן גבוהות יותר ומלחיהן, קצה אחד הוא קבוצת אלקיל ארוכת שרשרת, והקצה השני הוא קבוצת קרבוקסיל ומלח המתכת שלה שיכולים להגיב עם הקבוצות הפונקציונליות של אלומיניום הידרוקסיד על פני השטח. טיפול באבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד עם חומצת שומן גבוהה ומלח שלה יכול לשפר את הזיקה בין אבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד למולקולת הפולימר, ולשפר את התכונות המכניות והעיבודיות של המוצר.

(4) חומצות אורגניות בלתי רוויות

חומצות אורגניות בלתי רוויות נפוצות הן: חומצה אקרילית, חומצה מתאקרילית, חומצה צינמית וכו'. באופן כללי, ככל שהחומצה חזקה יותר, כך קל יותר ליצור קשר יוני, לכן בחרו יותר: חומצה אקרילית וחומצה מתאקרילית.

מגוון חומצות אורגניות יכולות לשמש לבד, ניתן גם להשתמש בשילוב, טיפול של יוני מתכת אלקליים המכילים אבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד, ההשפעה טובה יותר.

(5) אורגנוזיליקון

מקרומולקולות אורגנו-סיליקון, הידועות גם כשמן סיליקון, הן סוג של פולימר המחובר לקבוצה אורגנית על אטום סיליקון באמצעות שרשרת קשר חמצן סיליקון (si-o-si) כשלד. נפוץ בשימוש הם פולימתיל-סילוקסאן המכיל מימן, פולי-דימתיל-סילוקסאן עם סיום הידרוקסיל ועוד.

2. תהליך שינוי פני השטח של אלומיניום הידרוקסיד דק במיוחד

כיום, שיטות שינוי פני השטח של אבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד הן בעיקר יבשות ורטובות.

(1) שינוי יבש

בתהליך זה, אבקת האלומיניום הידרוקסיד האולטרה-דקיקה שעברה שינוי מתחממת מראש לטמפרטורה מסוימת, והמקדם מטפטף באיטיות לתוך אבקת האלומיניום הידרוקסיד במהירות גבוהה, והמוצר נעצר לאריזה לאחר התגובה למשך זמן מסוים.

היתרונות של שינוי יבש הם דרישות נמוכות לציוד ותפעול פשוט. החיסרון הוא שעצימות העבודה של העובדים גדולה, וקצב ציפוי אבקה של אלומיניום הידרוקסיד נמוך.

(2) שינוי רטוב

שינוי רטוב הוא תהליך הייצור של אבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד, סינתזה של תרחיף אלומיניום הידרוקסיד לאחר סינון, שטיפה, הקצפה של עוגת סינון, בטמפרטורה מסוימת של תרחיף הקצפה לאחר הוספת משנה, ערבוב למשך זמן מה, סינון, ייבוש והקצפה באריזה.

היתרונות של שינוי רטוב הם עצימות עבודה נמוכה, חוסר זיהום אבק, יעילות ייצור גבוהה, קצב ציפוי אבקה גבוה של אלומיניום הידרוקסיד, 20-30%, ואפקט השינוי גבוה ויציב. בהשוואה לשינוי יבש, לשינוי רטוב יש תהליך ארוך יותר ודרישות גבוהות יותר מהציוד. בשל יתרונות השינוי הרטוב, הוא מחליף בהדרגה את שיטת הייצור של שינוי יבש.

3. שיטת הערכה של אפקט שינוי פני השטח של אלומיניום הידרוקסיד דק במיוחד

(1) בדיקת קצב ספיגת שמן

קצב ספיגת השמן משמש בעיקר למדידת כמות שמן הקיק הדרושה כאשר כמות מסוימת של אבקת Al(OH)3 מגיעה לחדירה רוויה, והוא משמש לאפיון כמות השרף הדרושה כאשר כמות מסוימת של אבקת Al(OH)3 מגיעה לחדירה רוויה.

שיטת הגילוי היא כדלקמן: אבקת אלומינה הידרוקסיד עדינה במיוחד נשקלת ומיובשת את הדגימה במשקל של כ-10 גרם, מונחת בכוס, שמן קיק מוזג באמצעות ביורטה ומעורבבת בעדינות בעזרת מוט זכוכית עד לקבלת שמן קיק והדגימה ממוחזרת באופן שווה לכדור. כמות שמן הקיק הנספגת לכל 100 גרם של אלומיניום הידרוקסיד חושבה, כלומר, קצב ספיגת השמן של אבקת אלומיניום הידרוקסיד עדינה במיוחד.

לאחר שינוי פני השטח של אבקת אלומיניום הידרוקסיד, קצב ספיגת השמן ישתנה במידה מסוימת. אם אבקת האלומיניום הידרוקסיד האולטרה-דקה עוברת שינוי עם חומר צימוד סילאן, קצב ספיגת השמן יקטן בכ-10%.

(2) מבחן SEM

המורפולוגיה של אבקת האלומיניום הידרוקסיד הדקיקה במיוחד לפני ואחרי השינוי זוהתה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. פיזור האבקה שעברה שינוי במטריצה ​​היה טוב יותר מזה של המוצר הלא שעבר שינוי.

(3) בדיקת FTIR

ספקטרוסקופיית אינפרא אדום פורייה (ftir) שימשה לניתוח הקבוצות על פני המוצר. לדוגמה, ניתן לקבוע את תכולת הוויניל-Vi וה-Si באמצעות ספקטרום אינפרא אדום של אבקת אלומיניום הידרוקסיד עם שינוי פני שטח רטובה של מתיל ויניל סילאן.

(4) קביעת תכונות המוצר

אבקות האלומיניום הידרוקסיד העדינות במיוחד שעברו שינוי ולא עברו שינוי שימשו לבדיקת מדדי הכבלים כגון מדד חמצן, חוזק מתיחה והתארכות בשבירה. באמצעות השוואה, ניתן למצוא כי מעכבי בעירה ותכונות מכניות של המוצרים שעברו שינוי שופרו.

(5) מדד הפעלה

מדד הפעלה הוא מדד להערכת אפקט שינוי פני השטח על ידי מדידת האחוז מכמות האלומיניום הידרוקסיד הצפה על פני המים ביחס לכמות הכוללת של האלומיניום הידרוקסיד לאחר השינוי. בשל הסוגים השונים של משפרי פני השטח ושיטות טיפול שונות באבקות אלומיניום הידרוקסיד עדינות במיוחד, חלק מהאבקות שעברו שינוי יצופו על פני המים וחלקן ישקעו.

כגון נתרן סטארט, שינוי רטוב של טיטנאט, שינוי יבש של סילאן הידרופובי לאחר אבקת אלומיניום הידרוקסיד אולטרה-דקה, ניתן להשתמש במדד ההפעלה כדי להעריך את אפקט השינוי; עם זאת, סילאן הידרופילי עבר שינוי בשיטה היבשה, ואבקת אלומיניום הידרוקסיד אולטרה-דקה שעברה שינוי בשיטה הרטובה של סילאן שקעה במים, כך שלא ניתן היה להעריך את אפקט השינוי באמצעות מדד ההפעלה, ושיטת ההערכה המדויקת הייתה ספקטרוסקופיית אינפרא אדום.