अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पृष्ठभाग सुधारणा

अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरमध्ये ज्वालारोधक, धूर निर्मूलन आणि भरण यांसारखी अनेक कार्ये आहेत आणि फॉस्फरस व इतर पदार्थांसोबत मिळून ती सहक्रियात्मक ज्वालारोधक परिणाम साधू शकते. इलेक्ट्रॉनिक्स, रसायन, केबल, प्लास्टिक, रबर आणि इतर उद्योगांमध्ये हा एक महत्त्वाचा पर्यावरण संरक्षक ज्वालारोधक आहे.

ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड हे एक भरण प्रकारातील अजैविक ज्वाला-प्रतिरोधक आहे. अधिक चांगला ज्वाला-प्रतिरोधक प्रभाव साधण्यासाठी, भरणाचे प्रमाण (एकूण प्रमाण) ४०% पेक्षा जास्त असणे आवश्यक असते, काहीवेळा ते ६०% पर्यंतही असते. परंतु, भरणाचे हे उच्च प्रमाण केवळ उत्पादनांच्या यांत्रिक गुणधर्मांवरच गंभीर परिणाम करत नाही, तर दाब-प्रक्रिया (एक्सट्रूजन) आणि प्रक्रिया करण्याची कार्यक्षमता देखील खालावते.

म्हणून, पॉलिओलेफिनसारख्या ज्वाला-प्रतिरोधक पदार्थांमध्ये अति-सूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरचा व्यापक वापर करता यावा यासाठी, ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरच्या पृष्ठभागाचे सुधारीकरण करणे आवश्यक आहे. हे सुधारीकरण पृष्ठभागाचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म सुधारण्यासाठी, अति-सूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडर आणि सब्सट्रेट (आधार) यांच्यातील सेंद्रिय पॉलिमर किंवा रेझिनची सुसंगतता आणि सेंद्रिय सब्सट्रेटमधील विखुरण्याची क्षमता वाढवण्यासाठी, तसेच पदार्थाची यांत्रिक शक्ती आणि सर्वांगीण कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी केले जाते.

१. अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडसाठी सामान्यतः वापरला जाणारा पृष्ठभाग सुधारक

(1) सिलेन कपलिंग एजंट

सिलेन कपलिंग एजंटचे शंभरहून अधिक प्रकार आहेत, त्यापैकी मोनोलेअर – फंक्शनल ग्रुप सिलेन कपलिंग एजंट सर्वात स्थिर आहे. – फंक्शनल ग्रुप सिलेन कपलिंग एजंटची स्थिरता स्टील आणि धातूच्या दरम्यान असते. उत्पादनांचे यांत्रिक गुणधर्म वाढवण्याव्यतिरिक्त, – फंक्शनल ग्रुप सिलेन कपलिंग एजंट उत्पादनांचे विद्युत गुणधर्म आणि आर्द्रता प्रतिरोधकता देखील सुधारू शकतो.

(2) झिरकोनियम कपलिंग एजंट

झिरकोनियम ॲल्युमिनेट असलेल्या वर्गीय झिरकोनियम कपलिंग एजंटमध्ये, रेणूच्या मुख्य साखळीत कमी सापेक्ष रेणवीय वस्तुमानाचा अजैविक पॉलिमर असतो, जो दोन प्रकारच्या सेंद्रिय लिगँड उपघटकांच्या संकुलनावर कार्य करतो. यातील एका दंतुर कपलिंग एजंटसोबत चांगली हायड्रॉक्सिल स्थिरता असते, तर दुसऱ्या दंतुर कपलिंग एजंटसोबत चांगल्या सेंद्रिय अभिक्रिया होतात आणि ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडच्या अतिसूक्ष्म पावडरमध्ये चांगले सुधारित परिणाम दिसून येतात.

(3) उच्च फॅटी ॲसिड आणि त्यांचे क्षार

उच्च फॅटी ॲसिड आणि त्यांच्या क्षारांच्या आण्विक संरचनेत, एका टोकाला दीर्घ-शृंखला अल्काइल गट असतो, आणि दुसऱ्या टोकाला कार्बोक्सिल गट व त्याचा धातू क्षार असतो, जो ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइडच्या पृष्ठभागावरील कार्यात्मक गटांशी अभिक्रिया करू शकतो. अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड पावडरवर उच्च फॅटी ॲसिड आणि त्याच्या क्षारांची प्रक्रिया केल्याने, अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड पावडर आणि पॉलिमर रेणू यांच्यातील आकर्षण वाढू शकते, तसेच उत्पादनाचे यांत्रिक आणि प्रक्रियात्मक गुणधर्म सुधारू शकतात.

(4) असंतृप्त सेंद्रिय आम्ल

सामान्य असंतृप्त सेंद्रिय आम्ले आहेत: ॲक्रिलिक आम्ल, मेथॅक्रिलिक आम्ल, सिनामिक आम्ल, इत्यादी. सर्वसाधारणपणे, आम्ल जितके अधिक शक्तिशाली असते, तितके आयनिक बंध तयार करणे सोपे जाते, म्हणून ॲक्रिलिक आम्ल आणि मेथॅक्रिलिक आम्ल यांची अधिक निवड केली जाते.

विविध सेंद्रिय आम्ले एकटी वापरली जाऊ शकतात, तसेच मिश्रित स्वरूपातही वापरता येतात, परंतु अल्कली धातू आयन असलेल्या खनिज अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरवर प्रक्रिया केल्यास त्याचा परिणाम अधिक चांगला होतो.

(5) ऑर्गनोसिलिकॉन

मॅक्रोमोलेक्यूल ऑर्गनोसिलिकॉन, ज्याला सिलिकॉन तेल असेही म्हणतात, हा एक प्रकारचा पॉलिमर आहे जो सांगाड्याच्या रूपात सिलिकॉन अणूवरील सेंद्रिय गटांना सिलिकॉन-ऑक्सिजन बंध साखळीने (si-o-si) जोडून तयार होतो. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्यांमध्ये हायड्रोजन-युक्त पॉलिमेथिलसिलोक्सेन, हायड्रॉक्सिल-टर्मिनेटेड पॉलिडायमेथिलसिलोक्सेन इत्यादींचा समावेश होतो.

२. अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडची पृष्ठभाग सुधारणा प्रक्रिया

सध्या, अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरच्या पृष्ठभाग सुधारण्याच्या पद्धती प्रामुख्याने कोरड्या आणि ओल्या आहेत.

(1) कोरडे बदल

या प्रक्रियेत, सुधारित अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरला एका विशिष्ट तापमानापर्यंत पूर्व-तापवले जाते, आणि सुधारक हळूहळू उच्च-गती ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरमध्ये थेंब-थेंब टाकला जातो, आणि एका विशिष्ट वेळेपर्यंत अभिक्रिया झाल्यानंतर उत्पादनाची पॅकेजिंगसाठी प्रक्रिया थांबवली जाते.

शुष्क सुधारणेचे फायदे म्हणजे उपकरणांची कमी आवश्यकता आणि सोपी कार्यपद्धती. याचा तोटा म्हणजे कामगारांचे श्रम जास्त लागतात आणि ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडर लेपनाचा दर कमी असतो.

(2) ओले बदल

अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये, ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड स्लरीचे संश्लेषण केल्यानंतर, गाळणे, धुणे, गाळलेल्या चोथ्याला घुसळणे या प्रक्रिया केल्या जातात. त्यानंतर, घुसळलेल्या स्लरीमध्ये सुधारक (मॉडिफायर) घालून, एका विशिष्ट तापमानात काही काळ ढवळून, गाळणे, वाळवणे आणि घुसळून पॅकेजिंग केले जाते.

ओल्या सुधार पद्धतीचे फायदे म्हणजे कमी श्रम, धूळ प्रदूषणाचा अभाव, उच्च उत्पादन कार्यक्षमता, ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरचा २०-३०% इतका उच्च लेपन दर आणि उच्च व स्थिर परिणाम. कोरड्या सुधार पद्धतीच्या तुलनेत, ओल्या सुधार पद्धतीला जास्त वेळ लागतो आणि उपकरणांची आवश्यकताही जास्त असते. ओल्या सुधार पद्धतीच्या फायद्यांमुळे, ती हळूहळू कोरड्या सुधार उत्पादन पद्धतीची जागा घेत आहे.

३. अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडच्या पृष्ठभागीय सुधारणा परिणामाच्या मूल्यांकनाची पद्धत

(1) तेल शोषण दर चाचणी

तेल शोषण दराचा उपयोग प्रामुख्याने तेव्हा होतो जेव्हा ठराविक प्रमाणात Al(OH)3 पावडर संपृक्त अंतःप्रवेशापर्यंत पोहोचते तेव्हा आवश्यक असलेल्या एरंडेल तेलाचे प्रमाण मोजण्यासाठी आणि ठराविक प्रमाणात Al(OH)3 पावडर संपृक्त अंतःप्रवेशापर्यंत पोहोचते तेव्हा आवश्यक असलेल्या रेझिनचे प्रमाण वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी केला जातो.

तपासणीची पद्धत खालीलप्रमाणे आहे: अतिसूक्ष्म ॲल्युमिना हायड्रॉक्साईड पावडरचे वजन केले जाते आणि सुमारे १० ग्रॅम वाळलेला नमुना एका बीकरमध्ये ठेवला जातो. ब्युरेटने त्यावर एरंडेल तेलाचे थेंब टाकले जातात आणि काचेच्या कांडीने हळुवारपणे मिसळले जाते, जेणेकरून एरंडेल तेल आणि नमुना एकजीव होऊन त्याचा गोळा तयार होईल. १०० ग्रॅम ॲल्युमिना हायड्रॉक्साईडवर शोषल्या गेलेल्या एरंडेल तेलाचे प्रमाण मोजले जाते, म्हणजेच अतिसूक्ष्म ॲल्युमिना हायड्रॉक्साईड पावडरचा तेल शोषण दर.

ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरच्या पृष्ठभागाचे बदल केल्यानंतर, तेल शोषणाचा दर काही प्रमाणात बदलेल. जर अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरमध्ये सिलेन कपलिंग एजंट वापरून बदल केला, तर तेल शोषणाचा दर सुमारे १०% ने कमी होईल.

(2) एसईएम चाचणी

सुधार करण्यापूर्वी आणि नंतरच्या अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरच्या आकारविज्ञानाचे इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाद्वारे निरीक्षण करण्यात आले. मॅट्रिक्समधील सुधारित पावडरचे विखुरणे हे सुधारणा न केलेल्या उत्पादनापेक्षा अधिक चांगले होते.

(3) एफटीआयआर चाचणी

उत्पादनाच्या पृष्ठभागावरील गटांचे विश्लेषण करण्यासाठी फूरियर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) वापरण्यात आली. उदाहरणार्थ, मिथाइल विनाइल सिलेनच्या ओल्या पृष्ठभागाच्या सुधारणासह ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड पावडरच्या IR स्पेक्ट्राद्वारे विनाइल – Vi आणि – Si चे प्रमाण निश्चित केले जाऊ शकते.

(4) उत्पादनाच्या गुणधर्मांचे निर्धारण

ऑक्सिजन निर्देशांक, तन्यता शक्ती आणि तुटताना होणारे प्रसरण यांसारख्या केबल निर्देशांकांची चाचणी करण्यासाठी सुधारित आणि सुधारित नसलेल्या अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरचा वापर करण्यात आला. तुलनेद्वारे असे दिसून येते की, सुधारित उत्पादनांचे ज्वाला-प्रतिरोधक आणि यांत्रिक गुणधर्म सुधारले आहेत.

(5) सक्रियकरण निर्देशांक

सक्रियकरण निर्देशांक हा पृष्ठभाग सुधारणेच्या परिणामाचे मूल्यांकन करण्यासाठी वापरला जाणारा एक निर्देशांक आहे. यामध्ये, सुधारणा केल्यानंतर पाण्याच्या पृष्ठभागावर तरंगणाऱ्या ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडच्या प्रमाणाची, एकूण ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडच्या प्रमाणाशी असलेली टक्केवारी मोजली जाते. पृष्ठभाग सुधारकांचे वेगवेगळे प्रकार आणि अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरच्या वेगवेगळ्या प्रक्रिया पद्धतींमुळे, काही सुधारित पावडर पाण्याच्या पृष्ठभागावर तरंगतात तर काही बुडतात.

जसे की सोडियम स्टीअरेट, टायटनेट वेट मॉडिफिकेशन, अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडरनंतर हायड्रोफोबिक सिलेन ड्राय मॉडिफिकेशन, या प्रक्रियांमध्ये मॉडिफिकेशनच्या परिणामाचे मूल्यांकन करण्यासाठी ॲक्टिव्हेशन इंडेक्सचा वापर केला जाऊ शकतो; तथापि, हायड्रोफिलिक सिलेनचे मॉडिफिकेशन ड्राय पद्धतीने केले गेले होते, आणि सिलेन वेट पद्धतीने मॉडिफाय केलेली अतिसूक्ष्म ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड पावडर पाण्यात बुडते, त्यामुळे मॉडिफिकेशनच्या परिणामाचे मूल्यांकन ॲक्टिव्हेशन इंडेक्सद्वारे करता आले नाही, आणि अचूक मूल्यांकन पद्धत इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी होती.