ზეწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ზედაპირის მოდიფიკაცია

ულტრაწვრილ ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილს აქვს მრავალი ფუნქცია, როგორიცაა ცეცხლგამძლე, კვამლის მოცილება და შევსება, და შეუძლია სინერგიული ცეცხლგამძლე ეფექტის წარმოქმნა ფოსფორთან და სხვა ნივთიერებებთან ერთად. ის მნიშვნელოვანი გარემოსდაცვითი ცეცხლგამძლე საშუალებაა ელექტრონიკის, ქიმიური, საკაბელო, პლასტმასის, რეზინის და სხვა მრეწველობებში.

ალუმინის ჰიდროქსიდი არის შემავსებელი ტიპის არაორგანული ცეცხლგამძლე საშუალება, უკეთესი ცეცხლგამძლე ეფექტის მისაღწევად, შემავსებლის რაოდენობა უნდა იყოს 40%-ზე მეტი (მთლიანი რაოდენობა), ზოგიერთ შემთხვევაში კი 60%-მდეც კი, მაგრამ შემავსებლის მაღალი რაოდენობა არა მხოლოდ სერიოზულად მოქმედებს პროდუქტების მექანიკურ თვისებებზე, არამედ აუარესებს ექსტრუზიისა და დამუშავების ეფექტურობას.

ამრიგად, იმისათვის, რომ ზეწოლილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილი ფართოდ იქნას გამოყენებული ცეცხლგამძლე მასალებში, როგორიცაა პოლიოლეფინი, საჭიროა ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის ზედაპირის მოდიფიცირება ზედაპირის ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გასაუმჯობესებლად, ზეწოლილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილისა და სუბსტრატის გასაუმჯობესებლად, ორგანული პოლიმერის ან ფისის თავსებადობისა და დისპერსიულობის გასაუმჯობესებლად ორგანულ სუბსტრატში, რათა გაუმჯობესდეს მასალის მექანიკური სიმტკიცე და ყოვლისმომცველი მუშაობა.

1. ზედაპირის მოდიფიკატორი, რომელიც ხშირად გამოიყენება ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდისთვის

(1) სილანის შემაერთებელი აგენტი

სილანის შემაერთებელი აგენტების ასზე მეტი სახეობა არსებობს, რომელთა შორის ერთშრიანი ფუნქციური ჯგუფის სილანის შემაერთებელი აგენტი ყველაზე სტაბილურია. β-ფუნქციური ჯგუფის სილანის შემაერთებელი აგენტის სტაბილურობა ფოლადსა და ლითონს შორისაა. პროდუქტების მექანიკური თვისებების გაუმჯობესების გარდა, β-ფუნქციური ჯგუფის სილანის შემაერთებელ აგენტს ასევე შეუძლია გააუმჯობესოს პროდუქტების ელექტრული თვისებები და ტენიანობისადმი მდგრადობა.

(2) ცირკონიუმის შემაერთებელი აგენტი

ცირკონიუმის ალუმინატის შემცველი არაორგანული პოლიმერის დაბალი ფარდობითი მოლეკულური მასის მქონე შემაერთებელი აგენტი მოლეკულის ძირითად ჯაჭვში ორგანული ლიგანდის ორი სახის ქვეერთეულის კომპლექსური წარმოქმნით, ერთი კბილანა შემაერთებელ აგენტთან კარგი ჰიდროქსილის სტაბილურობით, მეორე კბილანა შემაერთებელ აგენტთან კარგი ორგანული რეაქციებით ხასიათდება, ალუმინის ჰიდროქსიდის ზეწვრილ ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილს კარგი მოდიფიცირებული ეფექტი აქვს.

(3) უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავები და მათი მარილები

უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავებისა და მათი მარილების მოლეკულურ სტრუქტურაში, ერთი ბოლო წარმოადგენს გრძელჯაჭვიან ალკილის ჯგუფს, ხოლო მეორე ბოლო - კარბოქსილის ჯგუფს და მის მეტალურ მარილს, რომელსაც შეუძლია რეაქციაში შევიდეს ალუმინის ჰიდროქსიდის ზედაპირულ ფუნქციურ ჯგუფებთან. ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის დამუშავება მაღალი შემცველობის ცხიმოვანი მჟავითა და მისი მარილით აუმჯობესებს ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილსა და პოლიმერის მოლეკულას შორის აფინურობას და აუმჯობესებს პროდუქტის მექანიკურ და დამუშავების თვისებებს.

(4) უჯერი ორგანული მჟავები

გავრცელებული უჯერი ორგანული მჟავებია: აკრილის მჟავა, მეტაკრილის მჟავა, ცინამინის მჟავა და ა.შ. ზოგადად, რაც უფრო ძლიერია მჟავა, მით უფრო ადვილია იონური ბმის წარმოქმნა, ამიტომ უფრო მეტი აირჩიეთ: აკრილის მჟავა და მეტაკრილის მჟავა.

სხვადასხვა ორგანული მჟავების გამოყენება შესაძლებელია ცალკე, ასევე შეიძლება შერეული გამოყენება, ტუტე ლითონის იონების შემცველი მინერალური ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის დამუშავებით, ეფექტი უკეთესია.

(5) ორგანოსილიციუმი

მაკრომოლეკულა ორგანოსილიციუმი, ასევე ცნობილი როგორც სილიციუმის ზეთი, არის პოლიმერის სახეობა, რომელიც დაკავშირებულია სილიციუმის ატომზე არსებულ ორგანულ ჯგუფთან სილიციუმის ჟანგბადის ბმის ჯაჭვით (si-o-si), როგორც ჩონჩხი. ხშირად გამოიყენება წყალბადის შემცველი პოლიმეთილსილოქსანი, ჰიდროქსილ-ტერმინირებული პოლიდიმეთილსილოქსანი და ა.შ.

2. ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ზედაპირის მოდიფიკაციის პროცესი

ამჟამად, ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის ზედაპირის მოდიფიკაციის მეთოდები ძირითადად მშრალი და სველია.

(1) მშრალი მოდიფიკაცია

ამ პროცესში, მოდიფიცირებული ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილი წინასწარ თბება გარკვეულ ტემპერატურამდე, მოდიფიკატორი ნელა ემატება მაღალსიჩქარიან ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილს და პროდუქტი გარკვეული დროის შემდეგ ჩერდება შესაფუთად.

მშრალი მოდიფიკაციის უპირატესობებია აღჭურვილობაზე დაბალი მოთხოვნები და მარტივი ექსპლუატაცია. ნაკლი ის არის, რომ მუშაკთა შრომის ინტენსივობა დიდია, ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის საფარის დაბალი მაჩვენებელი.

(2) სველი მოდიფიკაცია

სველი მოდიფიკაცია გულისხმობს ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის წარმოების პროცესს, ალუმინის ჰიდროქსიდის ნალექის სინთეზს ფილტრაციის, გარეცხვის, ფილტრის ნამცხვრის ათქვეფის შემდეგ, გარკვეულ ტემპერატურაზე ნალექის ათქვეფის შემდეგ, მოდიფიკატორის დამატების შემდეგ, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში მორევის, ფილტრაციის, გაშრობის და შეფუთვის ათქვეფის შემდეგ.

სველი მოდიფიკაციის უპირატესობებია დაბალი შრომის ინტენსივობა, მტვრის დაბინძურების არარსებობა, მაღალი წარმოების ეფექტურობა, ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის საფარის მაღალი მაჩვენებელი, 20-30%, მოდიფიკაციის ეფექტი მაღალი და სტაბილურია. მშრალ მოდიფიკაციასთან შედარებით, სველ მოდიფიკაციას უფრო ხანგრძლივი პროცესი და აღჭურვილობაზე უფრო მაღალი მოთხოვნები აქვს. სველი მოდიფიკაციის უპირატესობების გამო, ის თანდათან ცვლის მშრალი მოდიფიკაციის წარმოების მეთოდს.

3. ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ზედაპირის მოდიფიკაციის ეფექტის შეფასების მეთოდი

(1) ზეთის შთანთქმის სიჩქარის ტესტი

ზეთის შთანთქმის სიჩქარე ძირითადად გამოიყენება აბუსალათინის ზეთის საჭირო რაოდენობის გასაზომად, როდესაც Al (OH)3 ფხვნილის გარკვეული რაოდენობა ახლახანს აღწევს გაჯერების ინფილტრაციას და გამოიყენება ფისის საჭირო რაოდენობის დასახასიათებლად, როდესაც Al (OH)3 ფხვნილის გარკვეული რაოდენობა ახლახანს აღწევს გაჯერების ინფილტრაციას.

აღმოჩენის მეთოდი შემდეგია: ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილი იწონება და გამხმარი ნიმუში, დაახლოებით 10 გ, თავსდება ჭიქაში, ბიურეტით უმატებენ აბუსალათინის ზეთს და ფრთხილად ურევენ შუშის ღეროთი, სანამ აბუსალათინის ზეთი და ნიმუში თანაბრად არ შეინფილტრება ბურთულისებურად. გამოითვლება 100 გ ალუმინის ჰიდროქსიდზე ადსორბირებული აბუსალათინის ზეთის რაოდენობა, ანუ ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის ზეთის შთანთქმის სიჩქარე.

ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის ზედაპირის მოდიფიკაციის შემდეგ, ზეთის შთანთქმის სიჩქარე გარკვეულწილად შეიცვლება. თუ ულტრაწვრილ ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილს სილანის შემაერთებელი აგენტით შევცვლით, ზეთის შთანთქმის სიჩქარე დაახლოებით 10%-ით შემცირდება.

(2) SEM ტესტი

ელექტრონული მიკროსკოპით დადგინდა ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის მორფოლოგია მოდიფიკაციამდე და მოდიფიკაციის შემდეგ. მოდიფიცირებული ფხვნილის დისპერსია მატრიცაში უკეთესი იყო, ვიდრე არამოდიფიცირებული პროდუქტის.

(3) FTIR ტესტი

პროდუქტის ზედაპირზე ჯგუფების ანალიზისთვის გამოყენებული იქნა ფურიეს ინფრაწითელი სპექტროსკოპია (ftir). მაგალითად, ვინილის – Vi და – Si შემცველობის განსაზღვრა შესაძლებელია ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის ინფრაწითელი სპექტრებით მეთილვინილსილანის სველი ზედაპირის მოდიფიკაციით.

(4) პროდუქტის თვისებების განსაზღვრა

კაბელის ისეთი ინდექსების შესამოწმებლად, როგორიცაა ჟანგბადის ინდექსი, დაჭიმვის სიმტკიცე და წაგრძელება გაწყვეტის დროს, გამოყენებული იქნა მოდიფიცირებული და არამოდიფიცირებული ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილები. შედარების შედეგად დადგინდა, რომ გაუმჯობესდა მოდიფიცირებული პროდუქტების ცეცხლგამძლე და მექანიკური თვისებები.

(5) აქტივაციის ინდექსი

აქტივაციის ინდექსი არის ინდექსი, რომელიც გამოიყენება ზედაპირის მოდიფიკაციის ეფექტის შესაფასებლად, წყლის ზედაპირზე მოტივტივე ალუმინის ჰიდროქსიდის რაოდენობის პროცენტული შეფარდების გაზომვით მოდიფიკაციის შემდეგ ალუმინის ჰიდროქსიდის მთლიან რაოდენობასთან. ზედაპირის მოდიფიკატორების სხვადასხვა ტიპისა და ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილების დამუშავების სხვადასხვა მეთოდის გამო, მოდიფიცირებული ფხვნილების ნაწილი წყლის ზედაპირზე იტივტივებს, ნაწილი კი ჩაიძირება.

ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილის შემდეგ, როგორიცაა ნატრიუმის სტეარატი, ტიტანატის სველი მოდიფიკაცია, ჰიდროფობიური სილანის მშრალი მოდიფიკაცია, მოდიფიკაციის ეფექტის შესაფასებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას აქტივაციის ინდექსი; თუმცა, ჰიდროფილური სილანი მოდიფიცირებული იყო მშრალი მეთოდით და სილანის სველი მეთოდით მოდიფიცირებული ულტრაწვრილი ალუმინის ჰიდროქსიდის ფხვნილი წყალში იძირება, ამიტომ მოდიფიკაციის ეფექტის შეფასება აქტივაციის ინდექსით შეუძლებელი იყო და ზუსტი შეფასების მეთოდი იყო ინფრაწითელი სპექტროსკოპია.