Ultrafin aluminijev hidroksid v prahu ima več funkcij, kot so zaviralec gorenja, odstranjevanje dima in polnjenje, ter lahko s fosforjem in drugimi snovmi ustvari sinergijski učinek zaviralca gorenja. Je pomemben zaviralec gorenja za varstvo okolja v elektronski, kemični, kabelski, plastični, gumarski in drugih industrijah.
Aluminijev hidroksid je anorgansko zaviralno sredstvo gorenja, ki deluje kot polnilno sredstvo. Za doseganje boljšega učinka zaviranja gorenja mora biti količina polnila več kot 40 % (skupna količina), v nekaterih primerih celo do 60 %. Visoka količina polnila ne le resno vpliva na mehanske lastnosti izdelkov, temveč tudi poslabša učinkovitost ekstrudiranja in obdelave.
Zato je za izdelavo superfinega prahu aluminijevega hidroksida, ki se lahko široko uporablja v materialih, ki zavirajo gorenje, kot je poliolefin, potrebno modificirati površino prahu aluminijevega hidroksida, da se izboljšajo fizikalne in kemijske lastnosti površine, izboljša združljivost superfinega prahu aluminijevega hidroksida s substratom ter njegova disperzija z organskim polimerom ali smolo v organskem substratu, da se izboljša mehanska trdnost materiala in celovita učinkovitost.
1. Površinski modifikator, ki se pogosto uporablja za ultrafini aluminijev hidroksid
(1) silansko vezivno sredstvo
Obstaja več kot sto vrst silanskih veziv, med katerimi je najstabilnejše silansko vezivo z enoslojno funkcionalno skupino. Stabilnost silanskega veziva z β-funkcionalno skupino je med jeklom in kovino. Poleg izboljšanja mehanskih lastnosti izdelkov lahko silansko vezivo z β-funkcionalno skupino izboljša tudi električne lastnosti in odpornost izdelkov na vlago.
(2) cirkonijevo vezivno sredstvo
Razred cirkonijevega vezivnega sredstva, ki vsebuje cirkonijev aluminat z nizko relativno molekulsko maso anorganskega polimera v glavni verigi molekule, pri kompleksiranju dveh vrst organskih ligandnih podenot, dentatni vezivni agent ima dobro hidroksilno stabilnost, drugi dentatni vezivni agent pa dobro organsko reagira z veznim sredstvom, superfini aluminijev hidroksid v prahu pa ima dober modificiran učinek.
(3) višje maščobne kisline in njihove soli
V molekularni strukturi višjih maščobnih kislin in njihovih soli je en konec dolgoverižna alkilna skupina, drugi konec pa karboksilna skupina in njena kovinska sol, ki lahko reagirata s površinskimi funkcionalnimi skupinami aluminijevega hidroksida. Obdelava ultrafinega prahu aluminijevega hidroksida z visoko vsebnostjo maščobnih kislin in njeno soljo lahko izboljša afiniteto med ultrafinim prahom aluminijevega hidroksida in molekulo polimera ter izboljša mehanske in predelovalne lastnosti izdelka.
(4) nenasičene organske kisline
Pogoste nenasičene organske kisline so: akrilna kislina, metakrilna kislina, cimetova kislina itd. Na splošno velja, da močnejša kot je kislina, lažje tvori ionske vezi, zato izberite več: akrilno kislino in metakrilno kislino.
Različne organske kisline se lahko uporabljajo posamezno, lahko se uporabljajo tudi v mešanici, obdelava z ioni alkalijskih kovin, ki vsebujejo mineralni ultrafini prah aluminijevega hidroksida, ima boljši učinek.
(5) organosilicij
Makromolekula organosilicija, znana tudi kot silicijev olje, je vrsta polimera, ki je z organsko skupino na silicijevem atomu povezan s silicijevim kisikovim veznim sistemom (si-o-si) kot ogrodjem. Pogosto se uporabljajo vodikov polimetilsiloksan, hidroksilno terminiran polidimetilsiloksan itd.
2. Postopek modifikacije površine ultrafinega aluminijevega hidroksida
Trenutno so metode modifikacije površine ultrafinega prahu aluminijevega hidroksida večinoma suhe in mokre.
(1) suha modifikacija
V tem postopku se modificiran ultrafini prah aluminijevega hidroksida predhodno segreje na določeno temperaturo, modifikator pa se počasi kaplja v visokohitrostni prah aluminijevega hidroksida, izdelek pa se po reakciji določen čas ustavi za pakiranje.
Prednosti suhe modifikacije so nizke zahteve glede opreme in enostavno upravljanje. Slabost je, da je delovna intenzivnost delavcev velika, stopnja nanašanja praškastega premaza z aluminijevim hidroksidom pa nizka.
(2) mokra modifikacija
Mokra modifikacija je postopek proizvodnje ultrafinega prahu aluminijevega hidroksida, pri katerem se po filtriranju, pranju in stepanju filtrirne pogače stepe brozga aluminijevega hidroksida pri določeni temperaturi, po dodajanju modifikatorja meša nekaj časa, filtriranju, sušenju in stepanju polni.
Prednosti mokre modifikacije so nizka delovna intenzivnost, odsotnost onesnaženja s prahom, visoka proizvodna učinkovitost, visoka stopnja premaza z aluminijevim hidroksidom v prahu, 20-30 %, učinek modifikacije pa je visok in stabilen. V primerjavi s suho modifikacijo ima mokra modifikacija daljši postopek in višje zahteve glede opreme. Zaradi prednosti mokre modifikacije postopoma nadomešča proizvodno metodo suhe modifikacije.
3. Metoda za ocenjevanje učinka modifikacije površine ultrafinega aluminijevega hidroksida
(1) preskus hitrosti absorpcije olja
Stopnja absorpcije olja se uporablja predvsem za merjenje količine ricinusovega olja, ki je potrebna, ko določena količina prahu Al (OH) 3 doseže nasičeno infiltracijo, in za karakterizacijo količine smole, ki je potrebna, ko določena količina prahu Al (OH) 3 doseže nasičeno infiltracijo.
Metoda detekcije je naslednja: superfin prah aluminijevega hidroksida se stehta in posuši vzorec, ki tehta približno 10 g, se da v čašo, z bireto se doda ricinusovo olje in nežno premeša s stekleno palčko, da se ricinusovo olje in vzorec enakomerno infiltrirata v kroglico. Izračuna se količina ricinusovega olja, adsorbiranega na 100 g aluminijevega hidroksida, to je stopnja absorpcije olja v ultrafinem prahu aluminijevega hidroksida.
Po površinski modifikaciji prahu aluminijevega hidroksida se bo stopnja absorpcije olja do neke mere spremenila. Če ultrafin prah aluminijevega hidroksida modificiramo s silanskim vezivom, se bo stopnja absorpcije olja zmanjšala za približno 10 %.
(2) SEM test
Morfologijo ultrafinega prahu aluminijevega hidroksida pred in po modifikaciji smo zaznali z elektronskim mikroskopom. Disperzija modificiranega prahu v matrici je bila boljša kot pri nemodificiranem produktu.
(3) Preskus FTIR
Za analizo skupin na površini produkta je bila uporabljena Fourierjeva infrardeča spektroskopija (FTIR). Na primer, vsebnost vinila – Vi in – Si je mogoče določiti z IR spektri prahu aluminijevega hidroksida z modifikacijo metil vinil silana na mokri površini.
(4) določanje lastnosti izdelka
Za testiranje kabelskih indeksov, kot so kisikov indeks, natezna trdnost in raztezek pri pretrgu, so bili uporabljeni modificirani in nemodificirani ultrafini prahovi aluminijevega hidroksida. S primerjavo je bilo mogoče ugotoviti, da so se izboljšale lastnosti zaviranja gorenja in mehanske lastnosti modificiranih izdelkov.
(5) aktivacijski indeks
Aktivacijski indeks je indeks za oceno učinka modifikacije površine z merjenjem odstotka količine aluminijevega hidroksida, ki plava na površini vode, glede na skupno količino aluminijevega hidroksida po modifikaciji. Zaradi različnih vrst modifikatorjev površine in različnih metod obdelave ultrafinih prahov aluminijevega hidroksida bodo nekateri modificirani prahovi plavali na površini vode, nekateri pa bodo potonili.
Kot so natrijev stearat, mokra modifikacija titanata, suha modifikacija hidrofobnega silana po ultrafinem prahu aluminijevega hidroksida, se lahko za oceno učinka modifikacije uporabi aktivacijski indeks; Vendar pa je bil hidrofilni silan modificiran s suho metodo, ultrafini prah aluminijevega hidroksida, modificiran s silanom v mokri metodi, pa bi se v vodi potopil, zato učinka modifikacije ni bilo mogoče oceniti z aktivacijskim indeksom, natančna metoda ocenjevanja pa je bila infrardeča spektroskopija.
Čas objave: 24. april 2020