Pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu are funcții multiple, cum ar fi ignifugarea, eliminarea fumului și umplerea, și poate produce un efect sinergic de ignifugare cu fosforul și alte substanțe. Este un important agent ignifug pentru protecția mediului în industria electronică, chimică, a cablurilor, a plasticului, a cauciucului și a altor industrii.
Hidroxidul de aluminiu este un agent ignifug anorganic de tip umplutură. Pentru a obține un efect ignifug mai bun, cantitatea de umplere trebuie să fie mai mare de 40% (cantitatea totală), unele chiar și de 60%, însă cantitatea mare de umplere nu numai că afectează serios proprietățile mecanice ale produselor, dar și înrăutățește performanța de extrudare și procesare.
Prin urmare, pentru a produce o pulbere superfină de hidroxid de aluminiu care poate fi utilizată pe scară largă în materiale ignifuge, cum ar fi poliolefina, este necesară modificarea suprafeței pulberii de hidroxid de aluminiu pentru a îmbunătăți proprietățile fizice și chimice ale suprafeței, pentru a spori compatibilitatea și dispersia polimerilor organici sau rășinilor în substratul organic, pentru a îmbunătăți rezistența mecanică a materialului și performanța completă.
1. Modificator de suprafață utilizat în mod obișnuit pentru hidroxidul de aluminiu ultrafin
(1) agent de cuplare silanic
Există peste o sută de tipuri de agenți de cuplare silanici, dintre care agentul de cuplare silanic cu grup funcțional monostrat este cel mai stabil. Stabilitatea agentului de cuplare silanic cu grup funcțional β se situează între oțel și metal. Pe lângă îmbunătățirea proprietăților mecanice ale produselor, agentul de cuplare silanic cu grup funcțional β poate îmbunătăți și proprietățile electrice și rezistența la umiditate a produselor.
(2) agent de cuplare pe bază de zirconiu
Agent de cuplare de tip zirconiu, care conține aluminat de zirconiu cu masă moleculară relativă mică, are un polimer anorganic cu o moleculă complexată în lanțul principal al moleculei, la complexarea a două subunități de ligand organic. Un dentat are o bună stabilitate hidroxilică cu agentul de cuplare, iar celălalt dentat are reacții organice bune la agentul de cuplare. Pulberea superfină de hidroxid de aluminiu are efecte modificate bune.
(3) acizi grași superiori și sărurile acestora
În structura moleculară a acizilor grași superiori și a sărurilor acestora, un capăt este o grupare alchil cu lanț lung, iar celălalt capăt este o grupare carboxil și sarea sa metalică, care poate reacționa cu grupările funcționale de suprafață ale hidroxidului de aluminiu. Tratarea pulberii ultrafine de hidroxid de aluminiu cu acid gras ridicat și sarea sa poate îmbunătăți afinitatea dintre pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu și molecula de polimer și poate îmbunătăți proprietățile mecanice și de procesare ale produsului.
(4) acizi organici nesaturați
Acizii organici nesaturați comuni sunt: acidul acrilic, acidul metacrilic, acidul cinnamic etc. În general, cu cât acidul este mai puternic, cu atât se formează mai ușor legătura ionică, așa că alegeți mai multe: acid acrilic și acid metacrilic.
O varietate de acizi organici pot fi utilizați singuri, pot fi, de asemenea, utilizați în combinație, pentru tratarea ionilor de metale alcaline care conțin pulbere minerală ultrafină de hidroxid de aluminiu, efectul fiind mai bun.
(5) organosiliciu
Macromolecula organosiliconică, cunoscută și sub denumirea de ulei de siliciu, este un tip de polimer care este conectat cu gruparea organică a atomului de siliciu printr-un lanț de legătură de oxigen al siliciului (si-o-si) ca schelet. Se utilizează în mod obișnuit polimetilsiloxanul care conține hidrogen, polidimetilsiloxanul terminat cu hidroxil etc.
2. Procesul de modificare a suprafeței hidroxidului de aluminiu ultrafin
În prezent, metodele de modificare a suprafeței pulberii ultrafine de hidroxid de aluminiu sunt în principal uscate și umede.
(1) modificare uscată
În acest proces, pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu modificată este preîncălzită la o anumită temperatură, iar modificatorul este picurat lent în pulberea de hidroxid de aluminiu de mare viteză, iar produsul este oprit pentru ambalare după reacție la un anumit timp.
Avantajele modificării uscate sunt cerințele reduse privind echipamentele și operarea simplă. Dezavantajul este că intensitatea forței de muncă a lucrătorilor este mare, iar rata de acoperire cu pulbere de hidroxid de aluminiu este scăzută.
(2) modificare umedă
Modificarea umedă este în procesul de producție a pulberii ultrafine de hidroxid de aluminiu, sinteza suspensiei de hidroxid de aluminiu după filtrare, spălare, bătut al turtei de filtrare, la o anumită temperatură a suspensiei de bătut după adăugarea modificatorului, agitare pentru o perioadă de timp, filtrare, uscare și ambalare prin bătut.
Avantajele modificării umede sunt intensitatea redusă a forței de muncă, lipsa poluării cu praf, eficiența ridicată a producției, rata mare de acoperire cu pulbere de hidroxid de aluminiu, 20-30%, efectul de modificare fiind ridicat și stabil. Comparativ cu modificarea uscată, modificarea umedă are un proces mai lung și cerințe mai mari privind echipamentele. Datorită avantajelor modificării umede, aceasta înlocuiește treptat metoda de producție a modificării uscate.
3. Metodă de evaluare a efectului de modificare a suprafeței hidroxidului de aluminiu ultrafin
(1) testul ratei de absorbție a uleiului
Rata de absorbție a uleiului este utilizată în principal pentru a măsura cantitatea de ulei de ricin necesară atunci când o anumită cantitate de pulbere de Al(OH)3 atinge abia infiltrarea prin saturație și este utilizată pentru a caracteriza cantitatea de rășină necesară atunci când o anumită cantitate de pulbere de Al(OH)3 atinge abia infiltrarea prin saturație.
Metoda de detectare este următoarea: se cântărește pulberea superfină de hidroxid de aluminiu, se introduce o probă uscată de aproximativ 10 g într-un pahar, se picură ulei de ricin cu o biuretă și se amestecă ușor cu o baghetă de sticlă pentru a obține uleiul de ricin și proba infiltrate uniform într-o bilă. Se calculează cantitatea de ulei de ricin adsorbită la 100 g de hidroxid de aluminiu, adică rata de absorbție a uleiului din pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu.
După modificarea suprafeței pulberii de hidroxid de aluminiu, rata de absorbție a uleiului se va modifica într-o anumită măsură. Dacă pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu este modificată cu un agent de cuplare silanic, rata de absorbție a uleiului va scădea cu aproximativ 10%.
(2) Test SEM
Morfologia pulberii ultrafine de hidroxid de aluminiu înainte și după modificare a fost detectată prin microscop electronic. Dispersia pulberii modificate în matrice a fost mai bună decât cea a produsului nemodificat.
(3) Testul FTIR
Spectroscopia Fourier în infraroșu (ftir) a fost utilizată pentru a analiza grupările de pe suprafața produsului. De exemplu, conținutul de vinil-Vi și -Si poate fi determinat prin spectrele IR ale pulberii de hidroxid de aluminiu cu modificare a suprafeței umede cu metilvinil silan.
(4) determinarea proprietăților produsului
Pulberile ultrafine de hidroxid de aluminiu modificate și nemodificate au fost utilizate pentru a testa indicii cablurilor, cum ar fi indicele de oxigen, rezistența la tracțiune și alungirea la rupere. Prin comparație, se poate constata că proprietățile ignifuge și mecanice ale produselor modificate au fost îmbunătățite.
(5) indicele de activare
Indicele de activare este un indice care evaluează efectul de modificare a suprafeței prin măsurarea procentului dintre cantitatea de hidroxid de aluminiu care plutește la suprafața apei și cantitatea totală de hidroxid de aluminiu după modificare. Datorită diferitelor tipuri de modificatori de suprafață și diferitelor metode de tratare a pulberilor ultrafine de hidroxid de aluminiu, unele dintre pulberile modificate vor pluti la suprafața apei, iar altele se vor scufunda.
Cum ar fi stearatul de sodiu, modificarea umedă cu titanat, modificarea uscată cu silan hidrofob după pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu, indicele de activare poate fi utilizat pentru a evalua efectul de modificare; Cu toate acestea, silanul hidrofil a fost modificat prin metodă uscată, iar pulberea ultrafină de hidroxid de aluminiu modificată prin metoda umedă cu silan s-ar scufunda în apă, astfel încât efectul de modificare nu a putut fi evaluat prin indicele de activare, iar metoda precisă de evaluare a fost spectroscopia în infraroșu.
Data publicării: 24 aprilie 2020