Bột nhôm hydroxit siêu mịn có nhiều chức năng như chống cháy, khử khói và làm đầy, có thể tạo hiệu quả chống cháy hiệp đồng với phốt pho và các chất khác. Đây là chất chống cháy thân thiện với môi trường quan trọng trong các ngành công nghiệp điện tử, hóa chất, cáp, nhựa, cao su và các ngành khác.
Nhôm hydroxit là một chất chống cháy vô cơ dạng chất độn. Để đạt được hiệu quả chống cháy tốt hơn, lượng chất độn cần phải lớn hơn 40% (tổng lượng), một số trường hợp thậm chí lên đến 60%. Tuy nhiên, lượng chất độn cao không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính chất cơ học của sản phẩm mà còn làm giảm hiệu suất ép đùn và gia công.
Do đó, để bột nhôm hydroxit siêu mịn có thể được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu chống cháy như polyolefin, cần phải tiến hành biến đổi bề mặt bột nhôm hydroxit nhằm cải thiện các tính chất vật lý và hóa học của bề mặt, tăng cường khả năng tương thích và phân tán của bột nhôm hydroxit siêu mịn với chất nền, polyme hữu cơ hoặc nhựa trong chất nền hữu cơ, từ đó nâng cao độ bền cơ học và hiệu suất tổng thể của vật liệu.
1. Chất điều chỉnh bề mặt thường được sử dụng cho nhôm hydroxit siêu mịn
(1) chất liên kết silan
Có hơn một trăm loại chất liên kết silan, trong đó chất liên kết silan có nhóm chức đơn lớp là ổn định nhất. Độ ổn định của chất liên kết silan có nhóm chức nằm giữa thép và kim loại. Ngoài việc tăng cường các tính chất cơ học của sản phẩm, chất liên kết silan có nhóm chức còn có thể cải thiện các tính chất điện và khả năng chống ẩm của sản phẩm.
(2) chất liên kết zirconium
Chất liên kết zirconium loại chứa zirconium aluminat có khối lượng phân tử tương đối thấp, là polyme vô cơ trong chuỗi chính của phân tử, tạo phức với hai loại tiểu đơn vị phối tử hữu cơ, một loại phối tử có độ ổn định hydroxyl tốt với chất liên kết, loại phối tử còn lại có khả năng phản ứng hữu cơ tốt với chất liên kết, bột nhôm hydroxit siêu mịn có tác dụng cải tiến tốt.
(3) axit béo cao hơn và muối của chúng
Trong cấu trúc phân tử của các axit béo bậc cao và muối của chúng, một đầu là nhóm alkyl mạch dài, đầu kia là nhóm carboxyl và muối kim loại của nó có thể phản ứng với các nhóm chức bề mặt của nhôm hydroxit. Xử lý bột nhôm hydroxit siêu mịn với axit béo bậc cao và muối của nó có thể cải thiện độ bám dính giữa bột nhôm hydroxit siêu mịn và phân tử polyme, đồng thời cải thiện các tính chất cơ học và khả năng gia công của sản phẩm.
(4) axit hữu cơ không bão hòa
Các axit hữu cơ không bão hòa thông thường là: axit acrylic, axit methacrylic, axit cinnamic, v.v. Nói chung, axit càng mạnh thì càng dễ tạo liên kết ion, vì vậy nên ưu tiên chọn axit acrylic và axit methacrylic.
Có thể sử dụng nhiều loại axit hữu cơ riêng lẻ hoặc kết hợp với nhau, xử lý bằng bột nhôm hydroxit siêu mịn chứa ion kim loại kiềm sẽ cho hiệu quả tốt hơn.
(5) hợp chất silicon
Macromolecule organosilicon, còn được gọi là dầu silicon, là một loại polymer được liên kết với nhóm hữu cơ trên nguyên tử silicon bằng chuỗi liên kết silicon-oxy (si-o-si) làm khung. Các chất thường được sử dụng là polymethylsiloxane chứa hydro, polydimethylsiloxane kết thúc bằng nhóm hydroxyl, v.v.
2. Quy trình biến đổi bề mặt của nhôm hydroxit siêu mịn
Hiện nay, các phương pháp cải tiến bề mặt của bột nhôm hydroxit siêu mịn chủ yếu là phương pháp khô và phương pháp ướt.
(1) sửa đổi khô
Trong quy trình này, bột nhôm hydroxit siêu mịn đã được biến tính được làm nóng trước đến một nhiệt độ nhất định, sau đó chất biến tính được nhỏ giọt từ từ vào bột nhôm hydroxit tốc độ cao, và sản phẩm được dừng lại để đóng gói sau khi phản ứng đạt đến một thời gian nhất định.
Ưu điểm của phương pháp phủ khô là yêu cầu thiết bị thấp và thao tác đơn giản. Nhược điểm là cường độ lao động cao, năng suất phủ bột nhôm hydroxit thấp.
(2) sửa đổi ướt
Quá trình biến tính ướt được thực hiện trong sản xuất bột nhôm hydroxit siêu mịn. Sau khi lọc, rửa, nghiền bã lọc, thêm chất biến tính vào hỗn hợp huyền phù nhôm hydroxit ở nhiệt độ nhất định, khuấy đều trong một khoảng thời gian, lọc, sấy khô và đóng gói.
Ưu điểm của phương pháp biến tính ướt là cường độ lao động thấp, không gây ô nhiễm bụi, hiệu suất sản xuất cao, tỷ lệ phủ bột nhôm hydroxit cao (20-30%), hiệu quả biến tính cao và ổn định. So với phương pháp biến tính khô, biến tính ướt có quy trình dài hơn và yêu cầu thiết bị cao hơn. Do những ưu điểm này, phương pháp biến tính ướt đang dần thay thế phương pháp sản xuất biến tính khô.
3. Phương pháp đánh giá hiệu quả cải tiến bề mặt của nhôm hydroxit siêu mịn
(1) thử nghiệm tốc độ hấp thụ dầu
Tốc độ hấp thụ dầu chủ yếu được sử dụng để đo lượng dầu thầu dầu cần thiết khi một lượng bột Al(OH)3 nhất định đạt đến trạng thái thấm bão hòa, và nó được sử dụng để đặc trưng cho lượng nhựa cần thiết khi một lượng bột Al(OH)3 nhất định đạt đến trạng thái thấm bão hòa.
Phương pháp kiểm tra như sau: Cân khoảng 10g bột nhôm hydroxit siêu mịn, sau đó sấy khô và cho vào cốc thủy tinh. Dùng buret nhỏ giọt dầu thầu dầu vào, rồi dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ để dầu thầu dầu và mẫu thấm đều thành khối. Tính toán lượng dầu thầu dầu được hấp thụ trên 100g nhôm hydroxit, tức là tỷ lệ hấp thụ dầu của bột nhôm hydroxit siêu mịn.
Sau khi xử lý bề mặt bột nhôm hydroxit, tỷ lệ hấp thụ dầu sẽ thay đổi ở một mức độ nhất định. Nếu bột nhôm hydroxit siêu mịn được xử lý bằng chất liên kết silan, tỷ lệ hấp thụ dầu sẽ giảm khoảng 10%.
(2) Thử nghiệm SEM
Hình thái học của bột nhôm hydroxit siêu mịn trước và sau khi biến tính được quan sát bằng kính hiển vi điện tử. Độ phân tán của bột đã biến tính trong ma trận tốt hơn so với sản phẩm chưa biến tính.
(3) Thử nghiệm FTIR
Phương pháp quang phổ hồng ngoại Fourier (FTIR) được sử dụng để phân tích các nhóm chức trên bề mặt sản phẩm. Ví dụ, hàm lượng vinyl – Vi và – Si có thể được xác định bằng phổ IR của bột nhôm hydroxit được xử lý bề mặt ướt bằng metyl vinyl silan.
(4) xác định tính chất của sản phẩm
Bột nhôm hydroxit siêu mịn đã được biến tính và chưa biến tính được sử dụng để kiểm tra các chỉ số của cáp như chỉ số oxy, độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt. Qua so sánh, có thể thấy rằng tính chất chống cháy và cơ học của các sản phẩm đã được biến tính đã được cải thiện.
(5) chỉ số kích hoạt
Chỉ số hoạt hóa là chỉ số dùng để đánh giá hiệu quả biến đổi bề mặt bằng cách đo phần trăm lượng nhôm hydroxit nổi trên bề mặt nước so với tổng lượng nhôm hydroxit sau khi biến đổi. Do các loại chất biến đổi bề mặt khác nhau và các phương pháp xử lý khác nhau đối với bột nhôm hydroxit siêu mịn, một số bột đã được biến đổi sẽ nổi trên bề mặt nước và một số sẽ chìm.
Ví dụ như natri stearat, titanat được biến tính ướt, silan kỵ nước được biến tính khô sau khi sử dụng bột nhôm hydroxit siêu mịn, chỉ số hoạt hóa có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả biến tính; Tuy nhiên, silan ưa nước được biến tính bằng phương pháp khô, và bột nhôm hydroxit siêu mịn được biến tính bằng silan ướt sẽ chìm trong nước, do đó hiệu quả biến tính không thể được đánh giá bằng chỉ số hoạt hóa, và phương pháp đánh giá chính xác là quang phổ hồng ngoại.
Thời gian đăng bài: 24/04/2020