Гідроксид магнію (Mg(OH)₂)все ширше використовується як екологічно чистий неорганічний антипірен у таких полімерах, як поліпропілен, поліетилен і нейлон. Однак його рівномірність дисперсії в пластиковій матриці безпосередньо впливає на вогнезахисну ефективність, механічні властивості та стабільність обробки композиційного матеріалу. У цій статті систематично досліджуються професійні рішення для підвищення здатності до диспергування гідроксиду магнію з точки зору сумісності між поверхнями, механізму агломерації та кінетики обробки.
Частинки гідроксиду магнію мають високу поверхневу полярність і сильну гідрофільність, але погану сумісність з гідрофобними полімерами та схильні до вторинної агломерації через сили Ван-дер-Ваальса. Агрегати не тільки стають точками дефекту напруги, але й перешкоджають ефективності виділення вогнезахисного газу, що призводить до зниження кисневого індексу системи. Суть покращення дисперсії полягає в зменшенні енергії взаємодії між частинками, посиленні зв’язків на поверхні розділу між частинками та матрицею та використанні зсувної сили обробки для досягнення розпаду та агрегації агрегатів.
Використання аміносілану (наприклад, KH-550) або меркаптосилану для обробки гідроксиду магнію може утворити гідрофобний шар на його поверхні. Після гідролізу силану Si-OH конденсується з поверхневими гідроксильними групами Mg (OH) ₂ з утворенням ковалентних зв’язків Si-O-Mg, значно зменшуючи поверхневу енергію. Дослідження показали, що коли швидкість щеплення перевищує 60%, розмір дисперсії гідроксиду магнію в ПП можна зменшити з >10 мкм до 1-2 мкм.
Жирні кислоти, такі як стеаринова кислота та олеїнова кислота, можуть зазнавати хімічної адсорбції поверхнею гідроксиду магнію через карбоксильні групи, а довгі вуглецеві ланцюги створюють стерічні перешкоди. Більш досконалий метод полягає у використанні титанових і алюмінієвих ефірних зв’язуючих речовин, чия молекулярна структура може поєднуватися як з неорганічною, так і з органічною фазами одночасно та утворювати органічний моношар на поверхні частинок для покращення плинності розплаву.
Шляхом полімеризації на місці або реакції прищеплення полімерні ланцюги, подібні або сумісні з матричною смолою (такі як поліакрилат, поліолефін з щепленим малеїновим ангідридом), вводяться на поверхню гідроксиду магнію. Цей метод може створити «гнучкий інтерфейсний шар», щоб зменшити навантаження на інтерфейсі, викликане різницею в коефіцієнтах теплового розширення.
За допомогою двошнекового екструдера, що обертається разом, створюється високоміцне поле зсуву шляхом комбінування місильних блоків, зубчастих дисків та інших компонентів. Оптимізація конфігурації шнека дозволяє матеріалу проходити кілька циклів перерозподілу зсуву стиснення. Додавання статичного змішувача перед прес-формою може додатково усунути нерівномірність температури розплаву та швидкості потоку.
Додайте трохигідроксид магніюз бічного порту подачі, щоб уникнути змішування зі смолою відразу, що може призвести до недостатньої енергії зсуву. Використовуючи ультразвуковий екструзійний пристрій типу шліфувального диска та використовуючи ефект кавітації для розбивання агрегатів, розмір дисперсної фази можна зменшити більш ніж на 30%.
Гідроксид магнію починає розкладатися при температурі вище 340 ℃, тому температура обробки повинна бути нижче цього порогу, але вище температури повного плавлення смоли. Для системи PP рекомендується встановлювати температуру стовбура в секціях 180-200-190 ℃ (головка матриці), щоб уникнути надмірної температури, що спричиняє відрив модифікатора поверхні.
Додавання 0,2-0,8% полімерного диспергатора (такого як блок-сополімер поліетиленгліколю, поліпропіленгліколю) може зменшити в’язкість розплаву та сприяти змочуванню частинок. Гіперрозгалужені полімери демонструють значну стеристичні перешкоди завдяки своїй сферичній тривимірній структурі, що запобігає повторній агрегації.
Завантаження деякої кількості гідроксиду магнію на пористий нанокремнезем або вуглецеві нанотрубки для формування структури «ядро-оболонка» або «морський острів» може змінити метод укладання та сформувати більш рівномірну мережу розподілу в матриці.
При змішуванні з синергістами, такими як борат цинку та шаруваті силікати, слід звернути увагу на відповідність щільності та розміру частинок кожного компонента. Слід використовувати процес попереднього диспергування материнських частинок, щоб уникнути розділення фаз, спричиненого різницею густини.
·Кількісне визначення дисперсії: SEM-зображення в поєднанні з програмним забезпеченням ImageJ для розрахунку середньозваженого розміру частинок; Спостереження ТЕМ товщини міжфазного шару.
· Реологічна характеристика: при динамічному частотному скануванні нахил модуля накопичення (G ') у діапазоні низьких частот може відображати структуру мережі наповнювача; Поява одного півкола на графіку Коула Коула вказує на хорошу дисперсію.
· Кореляційний аналіз продуктивності: граничний кисневий індекс (LOI) позитивно корелює з фрактальною розмірністю розтягуваної ділянки; Температура горіння гарячого дроту (GWT) безпосередньо пов'язана з рівномірністю дисперсії.
Поліпшення диспергируемостигідроксид магніюу пластмасах – це систематичний проект, який вимагає розгляду трьох вимірів: термодинамічної модифікації поверхні, реологічного контролю обробки та спільного дизайну рецептури. Майбутня тенденція полягає в розробці реактивних багатофункціональних добавок для досягнення одночасної модифікації поверхні та дисперсії під час обробки. За допомогою наведених вище комплексних стратегій швидкість механічного утримування та вогнезахисна ефективність вогнезахисних пластмас із гідроксиду магнію можуть бути значно покращені, сприяючи застосуванню вогнезахисних матеріалів без галогенів у високоефективних галузях.
