Ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder heeft meerdere functies, zoals vlamvertraging, rookafvang en vulmiddel, en kan een synergetisch vlamvertragend effect creëren met fosfor en andere stoffen. Het is een belangrijk milieuvriendelijk vlamvertragend middel in de elektronica-, chemische, kabel-, kunststof-, rubber- en andere industrieën.
Aluminiumhydroxide is een anorganisch vlamvertragend vulmiddel. Om een betere vlamvertragende werking te bereiken, moet de vulhoeveelheid meer dan 40% (van de totale hoeveelheid) bedragen, soms zelfs 60%. Een hoge vulhoeveelheid heeft echter niet alleen een ernstige invloed op de mechanische eigenschappen van de producten, maar verslechtert ook de extrusie- en verwerkingsprestaties.
Om ervoor te zorgen dat superfijn aluminiumhydroxidepoeder breed toegepast kan worden in vlamvertragende materialen zoals polyolefinen, is oppervlaktemodificatie van het aluminiumhydroxidepoeder noodzakelijk. Dit verbetert de fysische en chemische eigenschappen van het oppervlak, de compatibiliteit en dispergeerbaarheid tussen het superfijne aluminiumhydroxidepoeder en het substraat, en tussen het organische polymeer of de hars, om zo de mechanische sterkte en de algehele prestaties van het materiaal te verbeteren.
1. Oppervlaktemodificator die vaak wordt gebruikt voor ultrafijn aluminiumhydroxide
(1) silaan-koppelingsmiddel
Er bestaan meer dan honderd soorten silaankoppelingsmiddelen, waarvan het monolaag-silaankoppelingsmiddel met functionele groepen het meest stabiel is. De stabiliteit van het silaankoppelingsmiddel met functionele groepen ligt tussen die van staal en metaal. Naast het verbeteren van de mechanische eigenschappen van de producten, kan het silaankoppelingsmiddel met functionele groepen ook de elektrische eigenschappen en de vochtbestendigheid van de producten verbeteren.
(2) zirkoniumkoppelingsmiddel
Klasse zirkoniumkoppelingsmiddel dat zirkoniumaluminaat bevat, een anorganisch polymeer met een lage relatieve moleculaire massa in de hoofdketen van het molecuul, complexeert met twee soorten organische ligandsubeenheden. Een dentaat met koppelingsmiddel heeft een goede hydroxylstabiliteit, een ander dentaat met koppelingsmiddel heeft goede organische reacties. Aluminiumhydroxide in poedervorm heeft een goed modificerend effect.
(3) hogere vetzuren en hun zouten
In de moleculaire structuur van hogere vetzuren en hun zouten bevindt zich aan het ene uiteinde een lange alkylketen en aan het andere uiteinde een carboxylgroep met een metaalzout dat kan reageren met de functionele groepen aan het oppervlak van aluminiumhydroxide. Door ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder te behandelen met een hoog vetzuur en het bijbehorende zout, kan de affiniteit tussen het ultrafijne aluminiumhydroxidepoeder en het polymeermolecuul worden verbeterd, wat de mechanische eigenschappen en verwerkbaarheid van het product ten goede komt.
(4) onverzadigde organische zuren
Veelvoorkomende onverzadigde organische zuren zijn: acrylzuur, methacrylzuur, kaneelzuur, enz. Over het algemeen geldt: hoe sterker het zuur, hoe gemakkelijker het een ionische binding vormt. Kies daarom vaker voor acrylzuur en methacrylzuur.
Een verscheidenheid aan organische zuren kan afzonderlijk of in combinatie worden gebruikt. Bij de behandeling van mineralen die alkalimetaalionen bevatten, is het effect beter met ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder.
(5) organosilicium
Organosiliciummacromoleculen, ook wel bekend als siliconenolie, zijn polymeren die via een silicium-zuurstofbinding (si-o-si) een skelet vormen en verbonden zijn met organische groepen op siliciumatomen. Veelgebruikte voorbeelden zijn waterstofhoudend polymethylsiloxaan, hydroxyl-geëindigd polydimethylsiloxaan, enzovoort.
2. Oppervlaktemodificatieproces van ultrafijn aluminiumhydroxide
Momenteel zijn de oppervlaktemodificatiemethoden voor ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder hoofdzakelijk droog en nat.
(1) droge modificatie
Bij dit proces wordt het gemodificeerde ultrafijne aluminiumhydroxidepoeder voorverwarmd tot een bepaalde temperatuur, waarna de modifier langzaam druppelsgewijs aan het aluminiumhydroxidepoeder wordt toegevoegd. Na een bepaalde reactietijd wordt het product verpakt.
De voordelen van droge modificatie zijn de lage eisen aan de apparatuur en de eenvoudige bediening. Het nadeel is de hoge arbeidsintensiteit en het lage rendement van de aluminiumhydroxidepoedercoating.
(2) natte modificatie
Natte modificatie is een proces dat wordt toegepast bij de productie van ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder. Na synthese van een aluminiumhydroxidesuspensie, filtratie, wassen en het kloppen van de filterkoek, wordt de suspensie bij een bepaalde temperatuur geklopt, een modifier toegevoegd, gedurende een bepaalde tijd geroerd, gefilterd, gedroogd en verpakt.
De voordelen van natte modificatie zijn een lage arbeidsintensiteit, geen stofvervuiling, een hoge productie-efficiëntie, een hoog coatingpercentage van aluminiumhydroxidepoeder (20-30%) en een hoog en stabiel modificatie-effect. Vergeleken met droge modificatie is natte modificatie een langer proces en stelt het hogere eisen aan de apparatuur. Vanwege deze voordelen vervangt natte modificatie geleidelijk de droge modificatiemethode.
3. Evaluatiemethode van het oppervlaktemodificatie-effect van ultrafijn aluminiumhydroxide
(1) olieabsorptiesnelheidstest
De olieabsorptiesnelheid wordt hoofdzakelijk gebruikt om de hoeveelheid ricinusolie te meten die nodig is wanneer een bepaalde hoeveelheid Al(OH)3-poeder net verzadigd raakt door infiltratie, en om de hoeveelheid hars te karakteriseren die nodig is wanneer een bepaalde hoeveelheid Al(OH)3-poeder net verzadigd raakt door infiltratie.
De detectiemethode is als volgt: het ultrafijne aluminiumhydroxidepoeder wordt afgewogen en een gedroogd monster van ongeveer 10 g wordt in een bekerglas geplaatst. Vervolgens wordt er met een buret ricinusolie aan toegevoegd en voorzichtig met een glazen roerstaaf gemengd, zodat de ricinusolie en het monster gelijkmatig in een bolletje doordringen. De hoeveelheid geadsorbeerde ricinusolie per 100 g aluminiumhydroxide wordt berekend, oftewel de olieabsorptiesnelheid van het ultrafijne aluminiumhydroxidepoeder.
Na oppervlaktemodificatie van aluminiumhydroxidepoeder verandert de olieabsorptiesnelheid tot op zekere hoogte. Als het ultrafijne aluminiumhydroxidepoeder wordt gemodificeerd met een silaan-koppelingsmiddel, neemt de olieabsorptiesnelheid met ongeveer 10% af.
(2) SEM-test
De morfologie van het ultrafijne aluminiumhydroxidepoeder vóór en na modificatie werd onderzocht met een elektronenmicroscoop. De dispersie van het gemodificeerde poeder in de matrix was beter dan die van het ongemodificeerde product.
(3) FTIR-test
Fourier-infraroodspectroscopie (FTIR) werd gebruikt om de groepen op het productoppervlak te analyseren. Zo kan bijvoorbeeld het gehalte aan vinyl-Vi en -Si worden bepaald aan de hand van IR-spectra van aluminiumhydroxidepoeder met een natte oppervlaktemodificatie van methylvinylsilaan.
(4) bepaling van producteigenschappen
De gemodificeerde en ongemodificeerde ultrafijne aluminiumhydroxidepoeders werden gebruikt om kabelparameters zoals zuurstofindex, treksterkte en rek bij breuk te testen. Uit de vergelijking blijkt dat de vlamvertragende en mechanische eigenschappen van de gemodificeerde producten verbeterd zijn.
(5) activatie-index
De activatie-index is een maatstaf voor het evalueren van het effect van oppervlaktemodificatie. Deze maatstaf meet het percentage van de hoeveelheid aluminiumhydroxide die op het wateroppervlak drijft ten opzichte van de totale hoeveelheid aluminiumhydroxide na modificatie. Door de verschillende soorten oppervlaktemodificatoren en de verschillende behandelingsmethoden van ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder zal een deel van het gemodificeerde poeder op het wateroppervlak drijven en een deel zinken.
Bij modificaties zoals met natriumstearaat, natte modificatie met titanaat en droge modificatie met hydrofoob silaan na behandeling van ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder, kan de activatie-index worden gebruikt om het modificatie-effect te evalueren. Bij modificatie met hydrofiel silaan via een droge methode, en omdat ultrafijn aluminiumhydroxidepoeder gemodificeerd wordt met een natte silaanmethode, zinkt het in water. Hierdoor kan het modificatie-effect niet worden geëvalueerd met behulp van de activatie-index. De meest nauwkeurige evaluatiemethode is infraroodspectroscopie.
Geplaatst op: 24 april 2020