Magnio hidroksidas (Mg(OH)2)vis plačiau naudojamas kaip aplinkai nekenksmingas neorganinis antipirenas polimeruose, tokiuose kaip polipropilenas, polietilenas ir nailonas. Tačiau jo dispersijos vienodumas plastikinėje matricoje tiesiogiai veikia antipireno efektyvumą, mechanines savybes ir kompozicinės medžiagos apdorojimo stabilumą. Šiame straipsnyje sistemingai nagrinėjami profesionalūs sprendimai, skirti pagerinti magnio hidroksido dispersiškumą sąsajų suderinamumo, aglomeracijos mechanizmo ir apdorojimo kinetikos požiūriu.
Magnio hidroksido dalelės turi didelį paviršiaus poliškumą ir stiprų hidrofiliškumą, tačiau prastai suderinamos su hidrofobiniais polimerais ir yra linkusios į antrinę aglomeraciją dėl van der Waals jėgų. Agregatai ne tik tampa įtempių defektų taškais, bet ir trukdo efektyviai išleisti antipireno dujas, todėl sumažėja sistemos deguonies indeksas. Sklaidos gerinimo esmė yra sumažinti sąveikos energiją tarp dalelių, sustiprinti sąsajos ryšį tarp dalelių ir matricos ir panaudoti apdorojimo šlyties jėgą, kad agregatai suirtų ir agreguotų.
Magnio hidroksidui apdoroti naudojant amino silaną (pvz., KH-550) arba merkapto silaną, jo paviršiuje gali susidaryti hidrofobinis sluoksnis. Po silano hidrolizės Si-OH kondensuojasi su Mg (OH) ₂ paviršiaus hidroksilo grupėmis, sudarydamas Si-O-Mg kovalentines jungtis, žymiai sumažindamas paviršiaus energiją. Tyrimai parodė, kad kai skiepijimo greitis viršija 60%, magnio hidroksido dispersijos dydis PP gali būti sumažintas nuo>10μm iki 1-2μm.
Riebalų rūgštys, tokios kaip stearino rūgštis ir oleino rūgštis, gali chemiškai adsorbuotis su magnio hidroksido paviršiumi per karboksilo grupes, o ilgos anglies grandinės sukuria sterinę kliūtį. Pažangesnis metodas yra naudoti titano ir aliuminio esterio jungiamąsias medžiagas, kurių molekulinė struktūra gali vienu metu derėti su neorganinėmis ir organinėmis fazėmis ir sudaryti organinį monosluoksnį dalelių paviršiuje, kad pagerintų lydalo takumą.
Vykdant in situ polimerizaciją arba skiepijimo reakciją, ant magnio hidroksido paviršiaus įterpiamos polimero grandinės, panašios arba suderinamos su matricine derva (pvz., poliakrilatas, maleino anhidridu skiepytas poliolefinas). Šis metodas gali sukurti „lankstų sąsajos sluoksnį“, kad sumažintų sąsajos įtampą, kurią sukelia šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumai.
Naudojant kartu besisukantį dviejų sraigtų ekstruderį, sujungiant minkymo blokus, dantytus diskus ir kitus komponentus, sukuriamas didelio stiprumo šlyties laukas. Sraigto konfigūracijos optimizavimas leidžia medžiagai atlikti kelis gniuždymo šlyties perskirstymo ciklus. Statinio maišytuvo pridėjimas prieš formavimą gali dar labiau pašalinti lydymosi temperatūros ir srauto greičio netolygumus.
Pridėti šiek tiekmagnio hidroksidasiš šoninio padavimo angos, kad iš karto nesusimaišytų su derva, o tai gali lemti nepakankamą šlyties energiją. Naudojant šlifavimo disko tipo ultragarsinį ekstruzijos įrenginį ir panaudojant kavitacijos efektą užpildams suskaidyti, išsklaidytos fazės dydis gali būti sumažintas daugiau nei 30%.
Magnio hidroksidas pradeda irti aukštesnėje nei 340 ℃ temperatūroje, todėl apdorojimo temperatūra turi būti žemesnė už šią ribą, bet aukštesnė už visišką dervos lydymosi temperatūrą. PP sistemai rekomenduojama nustatyti statinės temperatūrą 180-200-190 ℃ sekcijose (štampavimo galvutė), kad būtų išvengta per didelės temperatūros, dėl kurios atsiskirtų paviršiaus modifikatorius.
Pridėjus 0,2–0,8% polimero dispergento (pvz., polietilenglikolio polipropilenglikolio blokinio kopolimero), galima sumažinti lydalo klampumą ir paskatinti dalelių drėkinimą. Hiperšakotiniai polimerai turi didelių sterinių kliūčių dėl jų sferinės trimatės struktūros, užkertant kelią pakartotinei agregacijai.
Magnio hidroksido įkėlimas į akytas nano silicio dioksidą arba anglies nanovamzdelius, kad susidarytų „šerdies apvalkalo“ arba „jūros salos“ struktūra, gali pakeisti jo sudėjimo metodą ir susidaryti vienodesnį paskirstymo tinklą matricoje.
Sumaišant su sinergikliais, tokiais kaip cinko boratas ir sluoksniuotieji silikatai, reikia atkreipti dėmesį į kiekvieno komponento tankio ir dalelių dydžio atitikimą. Norint išvengti fazių atsiskyrimo dėl tankio skirtumų, reikia naudoti pradinį dalelių dispersijos procesą.
· Sklaidos kiekybinis įvertinimas: SEM vaizdai kartu su ImageJ programine įranga, kad būtų galima apskaičiuoti vidutinį svertinį dalelių dydį; Sąsavio sluoksnio storio TEM stebėjimas.
·Reologinis apibūdinimas: dinaminio dažnio nuskaitymo metu saugojimo modulio (G') nuolydis žemo dažnio diapazone gali atspindėti užpildo tinklo struktūrą; Vieno puslankio atsiradimas Cole Cole diagramoje rodo gerą sklaidą.
· Našumo koreliacijos analizė: ribinis deguonies indeksas (LOI) yra teigiamai koreliuojamas su tempiamosios dalies fraktaliniu matmeniu; Karštos vielos (GWT) degimo temperatūra yra tiesiogiai susijusi su dispersijos vienodumu.
Pagerinus sklaidomumąmagnio hidroksidasPlastikoje yra sistemingas projektas, kuriam reikia atsižvelgti į tris dimensijas: paviršiaus termodinaminę modifikaciją, apdorojimo reologijos kontrolę ir formulės bendrą dizainą. Ateities tendencija yra reaktyvių daugiafunkcinių priedų kūrimas, kad apdorojimo metu būtų galima vienu metu keisti paviršių ir sklaidytis. Taikant aukščiau pateiktas išsamias strategijas, magnio hidroksido antipireno plastikų mechaninis sulaikymo greitis ir antipireno efektyvumas gali būti žymiai pagerinti, skatinant naudoti behalogenines antipirenas aukštos kokybės laukuose.
