Магнезиев хидроксид (Mg(OH)₂)се използва все по-широко като екологично чист неорганичен забавител на горенето в полимери като полипропилен, полиетилен и найлон. Въпреки това, равномерността на неговата дисперсия в пластмасовата матрица пряко влияе върху ефективността на забавяне на горенето, механичните свойства и стабилността при обработка на композитния материал. Тази статия систематично изследва професионални решения за подобряване на диспергируемостта на магнезиевия хидроксид от гледна точка на съвместимост на интерфейса, механизъм на агломерация и кинетика на обработка.
Частиците от магнезиев хидроксид имат висока повърхностна полярност и силна хидрофилност, но слаба съвместимост с хидрофобни полимери и са склонни към вторична агломерация поради силите на Ван дер Ваалс. Агрегатите не само се превръщат в точки на дефект на напрежението, но също възпрепятстват ефективността на отделянето на забавящ горенето газ, което води до намаляване на кислородния индекс на системата. Същността на подобряването на дисперсията се състои в намаляване на енергията на взаимодействие между частиците, подобряване на свързването на интерфейса между частиците и матрицата и използване на силата на срязване при обработка за постигане на разпадане и агрегиране на агрегати.
Използването на аминосилан (като KH-550) или меркаптосилан за третиране на магнезиев хидроксид може да образува хидрофобен слой на повърхността му. След хидролиза на силан, Si-OH се кондензира с повърхностни хидроксилни групи на Mg (OH) ₂, за да образува ковалентни връзки Si-O-Mg, което значително намалява повърхностната енергия. Изследванията показват, че когато степента на присаждане надвишава 60%, размерът на дисперсията на магнезиевия хидроксид в PP може да бъде намален от> 10 μm до 1-2 μm.
Мастни киселини като стеаринова киселина и олеинова киселина могат да претърпят химическа адсорбция с повърхността на магнезиевия хидроксид чрез карбоксилни групи, а дългите въглеродни вериги осигуряват пространствено препятствие. По-усъвършенстван метод е да се използват титанови и алуминиеви естерни свързващи агенти, чиято молекулярна структура може да се комбинира както с неорганични, така и с органични фази едновременно и да образува органичен монослой върху повърхността на частиците за подобряване на течливостта на стопилката.
Чрез полимеризация на място или реакция на присаждане, полимерни вериги, подобни или съвместими с матричната смола (като полиакрилат, полиолефин с присаден малеинов анхидрид) се въвеждат върху повърхността на магнезиевия хидроксид. Този метод може да конструира "гъвкав интерфейсен слой", за да облекчи напрежението на интерфейса, причинено от разликите в коефициентите на топлинно разширение.
Използвайки едновременно въртящ се екструдер с двоен шнек, полето на срязване с висока якост се изгражда чрез комбиниране на блокове за месене, назъбени дискове и други компоненти. Оптимизирането на конфигурацията на винта позволява на материала да претърпи многократни цикли на преразпределение на компресионното срязване. Добавянето на статичен миксер преди формата може допълнително да елиминира неравномерността на температурата на стопилката и скоростта на потока.
Добавете малкомагнезиев хидроксидот страничния захранващ порт, за да избегнете смесване със смолата наведнъж, което може да доведе до недостатъчна енергия на срязване. Чрез използване на ултразвуково екструзионно устройство тип смилащ диск и използване на ефекта на кавитация за раздробяване на агрегатите, размерът на дисперсната фаза може да бъде намален с повече от 30%.
Магнезиевият хидроксид започва да се разлага над 340 ℃, така че температурата на обработка трябва да е под този праг, но над пълната температура на топене на смолата. За системата PP се препоръчва температурата на цилиндъра да се зададе в секции от 180-200-190 ℃ (глава на матрицата), за да се избегне прекомерна температура, причиняваща отделяне на повърхностния модификатор.
Добавянето на 0,2-0,8% полимерен дисперсант (като полиетилен гликол полипропилен гликол блок кополимер) може да намали вискозитета на стопилката и да насърчи омокрянето на частиците. Хиперразклонените полимери проявяват значително пространствено препятствие поради тяхната сферична триизмерна структура, предотвратяваща повторно агрегиране.
Зареждането на малко магнезиев хидроксид върху порест нано силициев диоксид или въглеродни нанотръби за образуване на структура "ядро-черупка" или "морски остров" може да промени метода на подреждане и да формира по-равномерна разпределителна мрежа в матрицата.
Когато смесвате със синергисти като цинков борат и слоести силикати, трябва да се обърне внимание на съответствието на плътността и размера на частиците на всеки компонент. Трябва да се използва процесът на предварително диспергиране на основни частици, за да се избегне разделяне на фазите, причинено от разлики в плътността.
· Количествено определяне на дисперсията: SEM изображения, комбинирани със софтуер ImageJ за изчисляване на площно претеглен среден размер на частиците; TEM наблюдение на дебелината на интерфейсния слой.
·Реологична характеристика: При сканиране с динамична честота, наклонът на модула за съхранение (G ') в нискочестотния диапазон може да отразява структурата на мрежата на пълнителя; Появата на единичен полукръг в диаграмата на Cole Cole показва добра дисперсия.
·Корелационен анализ на ефективността: Ограничаващият кислороден индекс (LOI) е в положителна корелация с фракталното измерение на сечението на опън; Температурата на горене на горещата тел (GWT) е пряко свързана с равномерността на дисперсията.
Подобряване на диспергируемостта намагнезиев хидроксидв пластмасите е систематичен проект, който изисква разглеждане на три измерения: повърхностна термодинамична модификация, реологичен контрол на обработката и съвместен дизайн на формулата. Бъдещата тенденция е да се разработят реактивни многофункционални добавки за постигане на едновременна повърхностна модификация и дисперсия по време на обработката. Чрез горните изчерпателни стратегии степента на механично задържане и ефективността на забавяне на горенето на магнезиев хидроксид, забавящи горенето пластмаси, могат да бъдат значително подобрени, насърчавайки прилагането на несъдържащи халогени материали, забавящи горенето, в полета с висока производителност.
