Alüminyum hidroksit (ATH), alev geciktiricilik, duman bastırma ve dolgu maddesi olarak da dahil olmak üzere birden fazla fonksiyona sahiptir. İkincil kirliliğe neden olmaz ve çeşitli maddelerle sinerjik alev geciktirici etkiler oluşturabilir. Bu nedenle, kompozit malzemelerde alev geciktirici katkı maddesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır ve en yaygın tüketilen çevre dostu inorganik alev geciktirici haline gelmiştir. Alüminyum hidroksit alev geciktirici katkı maddesi olarak kullanıldığında, içeriği ve parçacık boyutu Kompozit malzemenin alev geciktirici ve mekanik özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Belirli bir alev geciktirici derecesine ulaşmak için genellikle nispeten yüksek bir ATH yükleme seviyesi gereklidir. Yükleme miktarı sabit olduğunda, parçacık boyutu ne kadar ince olursa, alev geciktirici performans o kadar iyi olur. Bu nedenle, ultra ince alüminyum hidroksit tozunun alev geciktirici etkisinden daha iyi yararlanmak istiyoruz. Ayrıca mekanik özellikler üzerindeki olumsuz etkiyi de azaltmak istiyoruz. Yükleme seviyesi arttıkça bu etki ciddi hale gelir. Bu nedenlerle, ultra ince ve nano boyutlandırma yeni geliştirme trendleri haline gelmiştir. Bu trendler ATH alev geciktiriciler için de geçerlidir.
Ancak, ultra ince tozlar çok küçük parçacık boyutlarına ve yüksek yüzey enerjisine sahip olduklarından, kümelenmeye yatkındırlar ve polimer matrislerinde homojen bir şekilde dağılmaları zordur. Dahası, ultra ince alüminyum hidroksit tozu, özellikle polar olmayan poliolefinler olmak üzere organik polimerlerle zayıf uyumluluğa sahip tipik bir polar inorganik malzemedir. Zayıf arayüzey bağlaması, karıştırma ve kalıplama sırasında zayıf erime akışına yol açar. Sonuç olarak, işleme performansı ve mekanik özellikler bozulur. Bu nedenle, ultra ince ATH parçacıkları arasındaki kümelenmeyi azaltmak çok önemlidir. Ayrıca, ATH tozu ile polimer matrisleri arasındaki arayüzey uyumluluğunu iyileştirmek ve matris içindeki dağılımını artırmak da gereklidir. Bu faktörler, yüksek performanslı alev geciktirici kompozitler elde etmek için kritiktir. Sonuç olarak, bunlar ultra ince ATH'nin alev geciktirici dolgulu malzemelerde uygulanmasında kilit konular haline gelmiştir.
1. Ultra İnce Alüminyum Hidroksit Tozunun Hazırlanması
Ultra ince alüminyum hidroksit hazırlama yöntemleri arasında fiziksel ve diğer yöntemler yer almaktadır. kimyasal Yöntemler. Fiziksel yöntem genellikle mekanik yöntemi ifade eder. Kimyasal yöntemler ise çeşitli teknikleri içerir. Bunlar arasında tohum çökeltme yöntemi, sol-jel yöntemi ve çökeltme yöntemi bulunur. Ayrıca hidrotermal sentez yöntemi, karbonatlama yöntemi, süper yerçekimi yöntemi ve diğerleri de yer alır.
(1) Mekanik Yöntem
Mekanik yöntem şu yöntemleri kullanır: öğütme ekipmanı beğenmek jet değirmenleri Ve bilyalı değirmenler. Bu aletler, yıkanmış ve kurutulmuş endüstriyel olmayan alüminyum hidroksiti ezip öğütür. Bu işlem daha ince ATH tozu oluşturur. Bu yöntemle elde edilen ATH tozunun parçacık şekilleri düzensizdir. Parçacık boyutu nispeten iridir. Ayrıca geniş bir boyut dağılımına sahiptir. Bu aralık genellikle 5 ile 15 μm arasındadır. Sonuç olarak, genel ürün performansı nispeten düşüktür.
Bu yöntemle üretilen alüminyum hidroksit, tel ve kablo üretiminde kullanıldığında, işleme performansı, süneklik ve alev geciktirici performansı, kimyasal yöntemlerle üretilen alüminyum hidroksite kıyasla çok daha düşüktür. Mekanik yöntem, basit bir hazırlama süreci ve nispeten düşük deney maliyeti sunsa da, ürün daha yüksek safsızlık seviyeleri içerir. Ayrıca, parçacık boyutu dağılımı düzensizdir, bu da yaygın uygulamasını sınırlar.
(2) Tohum Çökeltme Yöntemi
Yaygın olarak kullanılan tohum çöktürme yönteminin özü, daha saf ve daha ince ATH tozu üretmek için hazırlanmış sodyum alüminat çözeltisine ultra ince alüminyum hidroksit kristal tohumlarının eklenmesidir. Kristal tohumlarının kalitesi, ATH tozunun parçacık boyutunu etkileyen önemli bir faktördür.
(3) Sol-Jel Yöntemi
Bu yöntem, belirli su banyosu sıcaklığı, karıştırma hızı ve pH koşulları altında alüminyum bileşiklerinin hidroliziyle bir alüminyum hidroksit solü oluşturulmasını ve ardından belirli koşullar altında jel haline dönüşmesini içerir. Son olarak, kurutma ve öğütme yoluyla ultra ince alüminyum hidroksit tozu elde edilir.
(4) Çökeltme Yöntemi
Çökeltme yöntemi, doğrudan çökeltme ve homojen çökeltme olmak üzere ikiye ayrılabilir. Doğrudan çökeltme, belirli koşullar altında yüksek saflıkta ultra ince alüminyum hidroksit hazırlamak için bir çökeltme maddesinin alüminat çözeltisine eklenmesini ifade eder. Çökeltme işlemi sırasında, çökeltme maddesi ile çözelti arasındaki karışım derecesi, nihai ürün özelliklerini etkileyen önemli bir faktördür. Homojen çökeltme, çökeltme büyüme hızının nispeten daha yavaş olması bakımından doğrudan çökeltmeden farklıdır.
(5) Hidrotermal Sentez Yöntemi
Hidrotermal yöntem, kapalı bir reaksiyon kabının ısıtılmasıyla ATH'nin hazırlanmasını sağlar; bu yöntemde ham maddeler yüksek sıcaklık ve yüksek basınç koşulları altında organik bir çözücü ortamında reaksiyona girer.
(6) Karbonasyon Yöntemi
Karbonatlama yöntemi, sodyum alüminat çözeltisine CO₂ eklenmesini ve reaksiyon koşullarının kontrol edilmesini içererek alüminyum hidroksit hazırlanmasını sağlar.
2. Yüzey Modifikasyonu Ultra ince alüminyum hidroksit tozu
(1) Yüzey Değiştiriciler
Günümüzde, ultra ince alüminyum hidroksitin yüzey modifikasyonu için kullanılan başlıca değiştiriciler arasında yüzey aktif maddeler ve bağlayıcı maddeler bulunmaktadır. Yaygın yüzey aktif maddeler arasında sodyum dodesil benzen sülfonat (SDBS), sodyum stearat ve silikon yağı yer almaktadır. Modifikasyon mekanizması, yüzey aktif madde molekülünün polar bir grup içeren bir ucunun, inorganik malzeme yüzeyiyle kimyasal olarak reaksiyona girmesi veya fiziksel olarak adsorbe olması ve bir yapı oluşturmasıyla gerçekleşir. kaplama Bir ucu katman halindeyken, diğer ucu ise benzer yapısı nedeniyle polimerlerle güçlü uyumluluğa sahip uzun zincirli bir alkil grubundan oluşmaktadır.
Bağlayıcı maddeler belirli bir kimyasal mekanizma aracılığıyla çalışır. Moleküler fonksiyonel grupların bir kısmı inorganik yüzeyle bağlanır. Bu sırada, kalan karbon zincirleri polimer malzemelerle bağlanır. Bu bağ fiziksel veya kimyasal olabilir. Bu bağlantılar, inorganik malzemeyi organik polimerlere sıkıca bağlar. Yaygın bağlayıcı maddeler arasında silan bağlayıcı maddeler, titanat bağlayıcı maddeler ve alüminat bağlayıcı maddeler bulunur.
(2) Değiştirme Yöntemleri
Günümüzde ATH'nin yüzey işleminde ağırlıklı olarak kuru modifikasyon ve ıslak modifikasyon yöntemleri kullanılmaktadır.
Kuru modifikasyon, toz halindeki ham maddenin ve modifiye edici maddenin veya dağıtıcı maddenin özel bir ekipmana yerleştirilmesini ve karıştırma için uygun dönme hızının ayarlanmasını içerir; bu sayede modifiye edici madde alüminyum hidroksit tozunun yüzeyini kaplar. Bu yöntem, büyük ölçekli üretim için uygundur.
Islak modifikasyon, önceden hazırlanmış, belirli bir sıvı-katı oranına sahip alüminyum hidroksit bulamacına modifiye edici maddenin eklenmesi ve belirli bir sıcaklıkta iyice karıştırılıp dağıtılarak modifikasyon işleminin gerçekleştirilmesi anlamına gelir. Bu yöntem işlem açısından daha karmaşık olsa da, daha düzgün bir yüzey kaplaması ve daha iyi modifikasyon etkileri sağlar.
(3) Modifikasyon Mekanizması
Alüminyum hidroksitin yüzey modifikasyonu, çekirdek-kabuk yapısına sahip bir kompozit oluşturmak üzere bir veya daha fazla maddenin yüzeyine adsorbe edilmesi veya kaplanması anlamına gelir. Yüzey modifikasyonu esas olarak organik modifikasyondur ve iki kategoriye ayrılabilir.
Fiziksel yöntem, parçacıklar arasındaki mesafeyi artırmak, parçacık kümelenmesini engellemek ve alüminyum hidroksit ile organik polimerler arasındaki afiniteyi iyileştirmek için yüksek yağ asitleri, alkoller, aminler ve esterler gibi yüzey aktif maddeler kullanılarak yüzey kaplama işlemini içerir. Bu, alev geciktiriciliği artırır, işleme performansını iyileştirir ve organik polimerlerin darbe direncini daha da artırır.
Kimyasal yöntem, alüminyum hidroksit yüzeyini değiştirmek için bağlayıcı maddelerin kullanılmasını ifade eder. Bağlayıcı madde moleküllerindeki fonksiyonel gruplar, toz yüzeyiyle reaksiyona girerek kimyasal bağlar oluşturur ve böylece modifikasyon sağlanır. Bağlayıcı madde molekülleri organik malzemelere karşı güçlü bir afiniteye sahiptir. Organik polimerlerle doğrudan reaksiyona girebilirler. Bu, ATH'nin polimer matrisiyle sıkıca bağlanmasını sağlar. Sonuç olarak, bu, kompozit malzemelerin genel özelliklerini iyileştirir. Birçok değiştirici benzer bir mekanizmaya sahiptir. Bunlar arasında silan, titanat, alüminat bağlayıcı maddeler ve stearik asit bulunur. Moleküler yapıları hem inorganik afiniteli hem de organik afiniteli gruplar içerir. Bu çift fonksiyonlu gruplar moleküler bir köprü görevi görür. Alüminyum hidroksiti organik malzemelere sıkıca bağlarlar.
(4) Değişiklik Etkilerinin Değerlendirilmesi
Şu anda alüminyum hidroksit tozunun modifikasyon etkisini değerlendirmek için iki yöntem kullanılabilmektedir.
Doğrudan yöntem, modifiye edilmiş alüminyum hidroksit ile doldurulmuş kompozitlerin alev geciktirici ve mekanik özelliklerini ölçerek modifikasyon etkisini değerlendirir. Bu yöntem nispeten karmaşık olsa da, test sonuçları güvenilirdir.
Dolaylı yöntem, modifikasyon öncesi ve sonrası alüminyum hidroksit tozu yüzeyinin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki değişiklikleri ölçerek modifikasyon etkisini değerlendirir.
Spesifik değerlendirme göstergeleri şunlardır:
Aktivasyon Endeksi. İnorganik polar bir malzeme olan alüminyum hidroksit, doğal olarak suda çökelir. Modifikasyondan sonra, toz yüzeyi polar olmayan bir hal alır ve hidrofobikliği artarak suda çökelmesini engeller. Aktivasyon indeksindeki değişiklikler, yüzey aktivasyonunun derecesini yansıtır ve modifikasyon işleminin etkinliğini karakterize eder.
Yağ Emme Değeri. Yağ emme değeri, alüminyum hidroksitin polimerler içindeki dağılımının önemli bir göstergesidir ve tozun gözenekliliğini ve özgül yüzey alanını yansıtır. Yüzey modifikasyonu, tozun polimerler içindeki dağılımını iyileştirir ve parçacık kümelenmesiyle oluşan boşlukları azaltarak yağ emme değerini düşürür.
Dağılım Kararlılığı. Bu yöntem, farklı modifiye edicilerle modifiye edilmiş alüminyum hidroksit tozlarının dağılım ortamlarındaki dağılım davranışlarını karşılaştırarak yüzey modifikasyonunun etkisini karakterize eder. Morfoloji ve dağılım özelliklerini gözlemlemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılabilir.
"Okuduğunuz için teşekkürler. Umarım makalem yardımcı olur. Lütfen aşağıya yorum bırakın. Daha fazla bilgi için Zelda online müşteri temsilcisiyle de iletişime geçebilirsiniz."
— Gönderen Emily Chen