Ultrajemný hydroxid hlinitý v prášku má viacero funkcií, ako je spomaľovač horenia, odstraňovanie dymu a plnivo, a môže mať synergický účinok spomaľovača horenia s fosforom a inými látkami. Je dôležitým spomaľovačom horenia na ochranu životného prostredia v elektronickom, chemickom, káblovom, plastovom, gumárenskom a inom priemysle.
Hydroxid hlinitý je anorganický retardér horenia s plnivom. Na dosiahnutie lepšieho účinku spomaľovania horenia musí byť množstvo plniva viac ako 40 % (celkové množstvo), v niektorých prípadoch až 60 %. Vysoké množstvo plniva však nielen vážne ovplyvňuje mechanické vlastnosti výrobkov, ale zhoršuje aj extrúziu a spracovateľský výkon.
Preto, aby sa superjemný hydroxid hlinitý prášok mohol široko používať v materiáloch spomaľujúcich horenie, ako je polyolefín, je potrebné modifikovať povrch prášku hydroxidu hlinitého, aby sa zlepšili fyzikálne a chemické vlastnosti povrchu, zvýšila sa kompatibilita superjemného hydroxidu hlinitého so substrátom, kompatibilita a disperzia organického polyméru alebo živice v organickom substráte, aby sa zlepšila mechanická pevnosť materiálu a komplexný výkon.
1. Povrchový modifikátor bežne používaný pre ultrajemný hydroxid hlinitý
(1) silánové kopulačné činidlo
Existuje viac ako sto druhov silánových spojovacích činidiel, medzi ktorými je najstabilnejšie silánové spojovacie činidlo s monovrstvou a funkčnou skupinou. Stabilita silánového spojovacieho činidla s funkčnou skupinou - je medzi oceľou a kovom. Okrem zlepšenia mechanických vlastností výrobkov môže silánové spojovacie činidlo s funkčnou skupinou - tiež zlepšiť elektrické vlastnosti a odolnosť výrobkov voči vlhkosti.
(2) zirkóniové spojovacie činidlo
Trieda zirkóniového spojovacieho činidla obsahujúca hlinitan zirkoničitý s nízkou relatívnou molekulovou hmotnosťou anorganického polyméru v hlavnom reťazci molekuly na komplexáciu dvoch druhov podjednotiek organického ligandu, dentát s kopulačným činidlom má dobrú hydroxylovú stabilitu a druhý dentát s kopulačným činidlom má dobré organické reakcie, superjemný prášok hydroxidu hlinitého s hydroxidom hlinitým má dobrý modifikačný účinok.
(3) vyššie mastné kyseliny a ich soli
V molekulárnej štruktúre vyšších mastných kyselín a ich solí je jeden koniec alkylová skupina s dlhým reťazcom a druhý koniec je karboxylová skupina a jej kovová soľ, ktorá môže reagovať s povrchovými funkčnými skupinami hydroxidu hlinitého. Úprava ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého s vysokým obsahom mastných kyselín a jej solí môže zlepšiť afinitu medzi ultrajemným práškom hydroxidu hlinitého a molekulou polyméru a zlepšiť mechanické a spracovateľské vlastnosti produktu.
(4) nenasýtené organické kyseliny
Bežné nenasýtené organické kyseliny sú: kyselina akrylová, kyselina metakrylová, kyselina škoricová atď. Vo všeobecnosti platí, že čím silnejšia je kyselina, tým ľahšie sa tvoria iónové väzby, preto si vyberte viac: kyselinu akrylovú a kyselinu metakrylovú.
Rôzne organické kyseliny sa môžu použiť samostatne, môžu sa použiť aj v kombinácii, ošetrenie iónmi alkalických kovov obsahujúcimi minerálny ultrajemný hydroxid hlinitý v prášku je lepšie.
(5) organokremičitý
Makromolekula organosilikónu, tiež známa ako silikónový olej, je druh polyméru, ktorý je spojený s organickou skupinou na atóme kremíka kremíkovým kyslíkovým reťazcom (si-o-si) ako kostrou. Bežne sa používajú polymetylsiloxány obsahujúce vodík, polydimetylsiloxány zakončené hydroxylovou skupinou atď.
2. Proces povrchovej modifikácie ultrajemného hydroxidu hlinitého
V súčasnosti sú metódy povrchovej modifikácie ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého prevažne suché a mokré.
(1) suchá modifikácia
V tomto procese sa modifikovaný ultrajemný prášok hydroxidu hlinitého predhreje na určitú teplotu a modifikátor sa pomaly kvapká do vysokorýchlostného prášku hydroxidu hlinitého a produkt sa po určitom čase reakcie zastaví na balenie.
Výhodami suchej modifikácie sú nízke požiadavky na vybavenie a jednoduchá obsluha. Nevýhodou je, že pracovná náročnosť pracovníkov je veľká a rýchlosť nanášania práškového hydroxidu hlinitého je nízka.
(2) mokrá modifikácia
Mokrá modifikácia spočíva v procese výroby ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého, syntéze suspenzie hydroxidu hlinitého po filtrácii, premytí, odstredení filtračného koláča, pridaní modifikátora pri určitej teplote odstredenej suspenzie, miešaní po určitom čase, filtrácii, sušení a odstredení.
Výhody mokrej modifikácie sú nízka pracovná náročnosť, žiadne znečistenie prachom, vysoká účinnosť výroby, vysoká miera nanášania práškového hydroxidu hlinitého, 20-30%, modifikačný účinok je vysoký a stabilný. V porovnaní so suchou modifikáciou má mokrá modifikácia dlhší proces a vyššie požiadavky na zariadenie. Vďaka výhodám mokrej modifikácie postupne nahrádza suchú výrobnú metódu.
3. Metóda hodnotenia vplyvu modifikácie povrchu ultrajemného hydroxidu hlinitého
(1) test rýchlosti absorpcie oleja
Miera absorpcie oleja sa používa hlavne na meranie množstva ricínového oleja potrebného, keď určité množstvo prášku Al(OH)3 dosiahne bod saturačnej infiltrácie, a používa sa na charakterizáciu množstva živice potrebnej, keď určité množstvo prášku Al(OH)3 dosiahne bod saturačnej infiltrácie.
Metóda detekcie je nasledovná: odváži sa superjemný prášok hydroxidu hlinitého a vysuší sa vzorka s hmotnosťou približne 10 g, umiestni sa do kadičky, byretou sa pridá ricínový olej a jemne sa premieša sklenenou tyčinkou, aby sa ricínový olej a vzorka rovnomerne infiltrovali do guľôčky. Vypočíta sa množstvo ricínového oleja adsorbovaného na 100 g hydroxidu hlinitého, teda miera absorpcie oleja ultrajemným práškom hydroxidu hlinitého.
Po povrchovej modifikácii práškového hydroxidu hlinitého sa miera absorpcie oleja do určitej miery zmení. Ak sa ultrajemný prášok hydroxidu hlinitého modifikuje silánovým kopulačným činidlom, miera absorpcie oleja sa zníži približne o 10 %.
(2) SEM test
Morfológia ultrajemného prášku hydroxidu hlinitého pred a po modifikácii bola detegovaná elektrónovým mikroskopom. Disperzia modifikovaného prášku v matrici bola lepšia ako u nemodifikovaného produktu.
(3) Test FTIR
Na analýzu skupín na povrchu produktu sa použila Fourierova infračervená spektroskopia (FTIR). Napríklad obsah vinylu – Vi a – Si sa dá určiť pomocou infračervených spektier prášku hydroxidu hlinitého s modifikáciou metylvinylsilánu za mokra.
(4) stanovenie vlastností produktu
Modifikované a nemodifikované ultrajemné prášky hydroxidu hlinitého boli použité na testovanie indexov káblov, ako je kyslíkový index, pevnosť v ťahu a predĺženie pri pretrhnutí. Porovnaním možno zistiť, že vlastnosti modifikovaných produktov, ako aj vlastnosti spomaľovača horenia, sa zlepšili.
(5) aktivačný index
Aktivačný index je index na vyhodnotenie účinku modifikácie povrchu meraním percenta množstva hydroxidu hlinitého plávajúceho na hladine vody k celkovému množstvu hydroxidu hlinitého po modifikácii. Vzhľadom na rôzne typy modifikátorov povrchu a rôzne metódy úpravy ultrajemných práškov hydroxidu hlinitého niektoré modifikované prášky budú plávať na hladine vody a niektoré sa potopia.
Napríklad stearát sodný, mokrá modifikácia titaničitanom, suchá modifikácia hydrofóbnym silánom po ultrajemnom prášku hydroxidu hlinitého, aktivačný index sa môže použiť na vyhodnotenie modifikačného účinku; Avšak hydrofilný silán bol modifikovaný suchou metódou a ultrajemný prášok hydroxidu hlinitého modifikovaný mokrou metódou silánu by sa vo vode ponoril, takže modifikačný účinok sa nedal vyhodnotiť aktivačným indexom a presnou metódou hodnotenia bola infračervená spektroskopia.
Čas uverejnenia: 24. apríla 2020