Гідраксід алюмінію (ATH) валодае мноствам функцый, у тым ліку вогнеахоўнымі, дымаўстойлівымі і напаўняльнымі. Ён не стварае другаснага забруджвання і можа ствараць сінергічны вогнеахоўны эфект з рознымі рэчывамі. Таму ён шырока выкарыстоўваецца ў якасці вогнеахоўнай дабаўкі ў кампазітных матэрыялах і стаў найбольш распаўсюджаным экалагічна чыстым неарганічнымі вогнеахоўнымі рэчывамі. Пры выкарыстанні гідраксіду алюмінію ў якасці вогнеахоўнай дабаўкі, яго ўтрыманне і памер часціц аказваюць значны ўплыў на вогнеахоўныя і механічныя ўласцівасці кампазітнага матэрыялу. Для дасягнення пэўнага ўзроўню вогнеахоўнасці звычайна патрабуецца адносна высокі ўзровень загрузкі ATH. Калі колькасць загрузкі фіксаваная, чым драбнейшы памер часціц, тым лепшыя вогнеахоўныя ўласцівасці. Такім чынам, мы хочам лепш выкарыстоўваць вогнеахоўны эфект ультратонкага парашка гідраксіду алюмінію. Мы таксама хочам паменшыць негатыўны ўплыў на механічныя ўласцівасці. Гэты ўплыў становіцца сур'ёзным пры павелічэнні ўзроўню загрузкі. Па гэтых прычынах ультратонкія і нанапамерныя матэрыялы сталі новымі тэндэнцыямі развіцця. Гэтыя тэндэнцыі тычацца вогнеахоўных матэрыялаў ATH.
Аднак ультратонкія парашкі маюць вельмі малы памер часціц і высокую павярхоўную энергію, што робіць іх схільнымі да агламерацыі і цяжкімі для раўнамернага размеркавання ў палімерных матрыцах. Больш за тое, ультратонкі парашок гідраксіду алюмінію з'яўляецца тыповым палярным неарганічнымі матэрыяламі з дрэннай сумяшчальнасцю з арганічнымі палімерамі, асабліва з непалярнымі поліалефінамі. Слабая міжфазная сувязь прыводзіць да дрэннай плыні расплаву падчас змешвання і фармавання. У выніку пагаршаюцца тэхналагічныя характарыстыкі і механічныя ўласцівасці. Таму зніжэнне агламерацыі паміж ультратонкімі часціцамі ATH мае важнае значэнне. Таксама неабходна палепшыць міжфазную сумяшчальнасць паміж парашком ATH і палімернымі матрыцамі і павялічыць яго дысперсію ўнутры матрыцы. Гэтыя фактары маюць вырашальнае значэнне для атрымання высокапрадукцыйных вогнеахоўных кампазітаў. Такім чынам, яны сталі ключавымі праблемамі ва ўжыванні ультратонкага ATH у вогнеахоўных напоўненых матэрыялах.
1. Падрыхтоўка ультратонкага парашка гідраксіду алюмінію
Метады атрымання ультратонкага гідраксіду алюмінію ўключаюць фізічныя і хімічны метады. Фізічны метад звычайна адносіцца да механічнага метаду. Хімічныя метады ўключаюць некалькі метадаў. Да іх адносяцца метад асаджэння насення, золь-гель метад і метад асаджэння. Яны таксама ўключаюць метад гідратэрмальнага сінтэзу, метад карбанізацыі, метад супергравітацыі і іншыя.
(1) Механічны метад
Механічны метад выкарыстоўвае шліфавальнае абсталяванне як струменевыя млыны і шаравыя млыны. Гэтыя інструменты здрабняюць і здрабняюць прамыты і высушаны гідраксід алюмінію непрамысловага класа. Гэты працэс стварае больш дробны парашок ATH. Парашок ATH, атрыманы гэтым метадам, мае няправільную форму часціц. Памер часціц адносна буйны. Ён таксама мае шырокае размеркаванне памераў. Гэты дыяпазон звычайна складае ад 5 да 15 мкм. У выніку агульныя характарыстыкі прадукту адносна нізкія.
Калі гідраксід алюмінію, атрыманы гэтым метадам, выкарыстоўваецца ў вытворчасці правадоў і кабеляў, яго тэхналагічныя характарыстыкі, пластычнасць і вогнеўстойлівасць значна саступаюць гідраксіду алюмінію, атрыманаму хімічнымі метадамі. Нягледзячы на тое, што механічны метад адрозніваецца простым працэсам падрыхтоўкі і адносна нізкімі эксперыментальнымі выдаткамі, прадукт утрымлівае больш высокі ўзровень прымешак. Акрамя таго, размеркаванне памераў часціц нераўнамернае, што абмяжоўвае яго шырокае прымяненне.
(2) Метад асаджэння насення
Асновай распаўсюджанага метаду асаджэння зародка з'яўляецца даданне ультратонкіх крышталічных зародкаў гідраксіду алюмінію ў падрыхтаваны раствор алюмінату натрыю для атрымання больш чыстага і дробнага парашка ATH. Якасць крышталічных зародкаў з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на памер часціц парашка ATH.
(3) Золь-гель метад
Гэты метад прадугледжвае гідраліз злучэнняў алюмінію пры пэўнай тэмпературы вадзяной лазні, хуткасці перамешвання і ўмовах pH для атрымання золя гідраксіду алюмінію, які затым пры пэўных умовах ператвараецца ў гель. Канчатковы ультратонкі парашок гідраксіду алюмінію атрымліваецца шляхам сушкі і драбнення.
(4) Метад асадкавання
Метад асаджэння можна падзяліць на прамое асаджэнне і гамагеннае асаджэнне. Прамое асаджэнне азначае даданне асадка ў раствор алюмінату для атрымання высакаякаснага ультратонкага гідраксіду алюмінію пры пэўных умовах. Падчас працэсу асаджэння ступень змешвання паміж асадкам і растворам з'яўляецца ключавым фактарам, які ўплывае на ўласцівасці канчатковага прадукту. Гамагеннае асаджэнне адрозніваецца ад прамога асаджэння тым, што хуткасць росту асадка адносна павольнейшая.
(5) Гідратэрмальны метад сінтэзу
Гідратэрмальны метад дазваляе падрыхтаваць АТГ шляхам награвання закрытага рэакцыйнага пасудзіны, што дазваляе сыравіне рэагаваць у асяроддзі арганічнага растваральніка пры высокай тэмпературы і высокім ціску.
(6) Метад карбанізацыі
Метад карбанізацыі прадугледжвае ўвядзенне CO₂ у раствор алюмінату натрыю і кантроль умоў рэакцыі для атрымання гідраксіду алюмінію.
2. Мадыфікацыя паверхні ультратонкага парашка гідраксіду алюмінію
(1) Мадыфікатары паверхні
У цяперашні час асноўнымі мадыфікатарамі, якія выкарыстоўваюцца для мадыфікацыі паверхні ультратонкага гідраксіду алюмінію, з'яўляюцца павярхоўна-актыўныя рэчывы і злучныя агенты. Да распаўсюджаных павярхоўна-актыўных рэчываў адносяцца дадэцылбензолсульфанат натрыю (SDBS), стэарат натрыю і сіліконавы алей. Механізм мадыфікацыі ўключае адзін канец малекулы павярхоўна-актыўнага рэчыва, які змяшчае палярную групу, якая хімічна рэагуе або фізічна адсарбуецца на паверхні неарганічнага матэрыялу, утвараючы... пакрыццё пласт, а другі канец складаецца з доўгаланцуговай алкільнай групы, якая мае моцную сумяшчальнасць з палімерамі дзякуючы падобнай структуры.
Злучальныя агенты дзейнічаюць праз пэўны хімічны механізм. Частка малекулярных функцыянальных груп звязваецца з неарганічнай паверхняй. Тым часам астатнія вугляродныя ланцугі звязваюцца з палімернымі матэрыяламі. Гэтая сувязь можа быць як фізічнай, так і хімічнай. Гэтыя сувязі цесна звязваюць неарганічны матэрыял з арганічнымі палімерамі. Да распаўсюджаных злучальных агентаў адносяцца сіланавыя злучальныя агенты, тытанатныя злучальныя агенты і алюмінатныя злучальныя агенты.
(2) Метады мадыфікацыі
У цяперашні час для апрацоўкі паверхні ATH у асноўным выкарыстоўваюцца сухая і вільготная мадыфікацыя.
Сухая мадыфікацыя прадугледжвае размяшчэнне парашкападобнай сыравіны і мадыфікатара або дыспергатара ў спецыяльнае абсталяванне і рэгуляванне адпаведнай хуткасці кручэння для перамешвання і змешвання, што дазваляе мадыфікатару пакрыць паверхню парашка гідраксіду алюмінію. Гэты метад падыходзіць для буйной вытворчасці.
Мокрая мадыфікацыя азначае даданне мадыфікатара ў загадзя падрыхтаваную суспензію гідраксіду алюмінію з пэўным суадносінамі вадкасці і цвёрдага рэчыва і правядзенне мадыфікацыі пры дбайным перамешванні і дыспергіі пры пэўнай тэмпературы. Нягледзячы на тое, што гэты метад больш складаны ў эксплуатацыі, ён забяспечвае больш раўнамернае пакрыццё паверхні і лепшыя эфекты мадыфікацыі.
(3) Механізм мадыфікацыі
Павярхоўная мадыфікацыя гідраксіду алюмінію азначае адсорбцыю або нанясенне на яго паверхню аднаго або некалькіх рэчываў з утварэннем кампазіта са структурай «ядро-абалонка». Павярхоўная мадыфікацыя ў асноўным з'яўляецца арганічнай і можа быць падзеленая на дзве катэгорыі.
Фізічны метад прадугледжвае апрацоўку паверхні пакрыццём з выкарыстаннем павярхоўна-актыўных рэчываў, такіх як вышэйшыя тлустыя кіслоты, спірты, аміны і эфіры, для павелічэння адлегласці паміж часціцамі, інгібіравання агламерацыі часціц і паляпшэння сродства паміж гідраксідам алюмінію і арганічнымі палімерамі. Гэта павышае вогнеўстойлівасць, паляпшае тэхналагічныя характарыстыкі і яшчэ больш павялічвае ўдаратрываласць арганічных палімераў.
Хімічны метад азначае выкарыстанне злучных агентаў для мадыфікацыі паверхні гідраксіду алюмінію. Функцыянальныя групы ў малекулах злучнага агента рэагуюць з паверхняй парашка, утвараючы хімічныя сувязі, тым самым дасягаючы мадыфікацыі. Малекулы злучнага агента маюць моцную сувязь з арганічнымі матэрыяламі. Яны могуць рэагаваць непасрэдна з арганічнымі палімерамі. Гэта дазваляе ATH трывала звязвацца з палімернай матрыцай. Такім чынам, гэта паляпшае агульныя ўласцівасці кампазітных матэрыялаў. Некалькі мадыфікатараў маюць падобны механізм. Да іх адносяцца сілан, тытанат, алюмінатныя злучныя агенты і стэарынавая кіслата. Іх малекулярныя структуры ўтрымліваюць як неарганічна-афінныя, так і арганічна-афінныя групы. Гэтыя падвойныя функцыянальныя групы дзейнічаюць як малекулярны мост. Яны трывала злучаюць гідраксід алюмінію з арганічнымі матэрыяламі.
(4) Ацэнка эфектаў мадыфікацыі
У цяперашні час для ацэнкі эфекту мадыфікацыі парашка гідраксіду алюмінію можна выкарыстоўваць два метады.
Прамы метад ацэньвае эфект мадыфікацыі шляхам вымярэння вогнеахоўных і механічных уласцівасцей кампазітаў, напоўненых мадыфікаваным гідраксідам алюмінію. Нягледзячы на тое, што гэты метад адносна складаны, вынікі выпрабаванняў надзейныя.
Ускосны метад ацэньвае эфект мадыфікацыі шляхам вымярэння змяненняў фізічных і хімічных уласцівасцей паверхні парашка гідраксіду алюмінію да і пасля мадыфікацыі.
Канкрэтныя паказчыкі ацэнкі ўключаюць:
Індэкс актывацыі. Гідраксід алюмінію, як неарганічны палярны матэрыял, натуральным чынам асядае ў вадзе. Пасля мадыфікацыі паверхня парашка становіцца непалярнай, а яго гідрафобнасць павялічваецца, што перашкаджае яму асядаць у вадзе. Змены індэкса актывацыі адлюстроўваюць ступень актывацыі паверхні і характарызуюць эфектыўнасць мадыфікацыйнай апрацоўкі.
Значэнне паглынання нафты. Каэфіцыент паглынання алею з'яўляецца важным паказчыкам дысперсіі гідраксіду алюмінію ў палімерах і адлюстроўвае парыстасць і ўдзельную плошчу паверхні парашка. Мадыфікацыя паверхні паляпшае дысперсію парашка ў палімерах і памяншае пустэчы, якія ўтвараюцца ў выніку агламерацыі часціц, тым самым зніжаючы каэфіцыент паглынання алею.
Дысперсійная стабільнасць. Гэты метад характарызуе ўплыў мадыфікацыі паверхні шляхам параўнання дысперсійных уласцівасцей парашкоў гідраксіду алюмінію, мадыфікаваных рознымі мадыфікатарамі, у дысперсійных асяроддзях. Для назірання за марфалогіяй і характарыстыкамі дысперсійнага асяроддзя можна выкарыстоўваць сканіруючую электронную мікраскапію (СЭМ).
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн