Magnesiumhydroksidi (Mg(OH)2)Sitä käytetään yhä laajemmin ympäristöystävällisenä epäorgaanisena palonestoaineena polymeereissä, kuten polypropeenissa, polyeteenissä ja nailonissa. Sen dispersion tasaisuus muovimatriisissa vaikuttaa kuitenkin suoraan komposiittimateriaalin palonestotehokkuuteen, mekaanisiin ominaisuuksiin ja prosessointikestävyyteen. Tässä artikkelissa tutkitaan systemaattisesti ammattimaisia ratkaisuja magnesiumhydroksidin dispergoituvuuden parantamiseksi rajapintojen yhteensopivuuden, agglomeraatiomekanismin ja prosessointikinetiikan näkökulmista.
Magnesiumhydroksidihiukkasilla on korkea pintapolariteetti ja voimakas hydrofiilisyys, mutta huono yhteensopivuus hydrofobisten polymeerien kanssa, ja ne ovat alttiita toissijaiselle agglomeroitumiselle van der Waalsin voimien vuoksi. Aggregaatit eivät ainoastaan muutu jännitysvirhepisteiksi, vaan ne myös estävät palonestokaasun vapautumisen tehokkuutta, mikä johtaa järjestelmän happiindeksin laskuun. Dispersion parantamisen ydin on hiukkasten välisen vuorovaikutusenergian vähentäminen, hiukkasten ja matriisin välisen rajapinnan sidoksen parantaminen ja käsittelyn leikkausvoiman hyödyntäminen aggregaattien hajoamisen ja aggregoitumisen saavuttamiseksi.
Aminosilaania (kuten KH-550) tai merkaptosilaania käyttämällä magnesiumhydroksidin käsittelyyn voi muodostua hydrofobinen kerros sen pinnalle. Silaanin hydrolyysin jälkeen Si-OH kondensoituu Mg (OH) ₂:n pinnan hydroksyyliryhmien kanssa muodostaen kovalenttisia Si-O-Mg-sidoksia, mikä vähentää merkittävästi pintaenergiaa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun oksastusnopeus ylittää 60 %, magnesiumhydroksidin dispersion kokoa PP:ssä voidaan pienentää >10μm:stä 1-2μm:iin.
Rasvahapot, kuten steariinihappo ja öljyhappo, voivat adsorboitua kemiallisesti magnesiumhydroksidin pintaan karboksyyliryhmien kautta, ja pitkät hiiliketjut muodostavat steerisen esteen. Edistyksellisempi menetelmä on käyttää titaani- ja alumiiniesterikytkentäaineita, joiden molekyylirakenne voi yhdistyä samanaikaisesti sekä epäorgaanisen että orgaanisen faasin kanssa ja muodostaa hiukkasten pinnalle orgaanisen yksikerroksen sulatteen juoksevuuden parantamiseksi.
In situ -polymeroinnilla tai oksastusreaktiolla polymeeriketjuja, jotka ovat samanlaisia tai yhteensopivia matriisihartsin kanssa (kuten polyakrylaatti, maleiinihappoanhydridillä oksastettu polyolefiini) viedään magnesiumhydroksidin pinnalle. Tällä menetelmällä voidaan rakentaa "joustava rajapintakerros" lieventämään lämpölaajenemiskertoimien eroista aiheutuvaa rajapintarasitusta.
Käyttämällä yhteispyörivää kaksoisruuviekstruuderia, erittäin luja leikkauskenttä rakennetaan yhdistämällä vaivauskappaleita, hammastettuja kiekkoja ja muita komponentteja. Ruuvikokoonpanon optimointi mahdollistaa sen, että materiaali käy läpi useita puristusleikkauksen uudelleenjakautumissyklejä. Staattisen sekoittimen lisääminen ennen muottia voi edelleen poistaa sulan lämpötilan ja virtausnopeuden epätasaisuutta.
Lisää vähänmagnesiumhydroksidisivusyöttöaukosta, jotta vältetään sekoittuminen hartsin kanssa kerralla, mikä voi johtaa riittämättömään leikkausenergiaan. Käyttämällä hiomalaikkatyyppistä ultraäänipuristuslaitetta ja hyödyntämällä kavitaatiovaikutusta aggregaattien hajottamiseen, dispergoituneen faasin kokoa voidaan pienentää yli 30 %.
Magnesiumhydroksidi alkaa hajota yli 340 ℃, joten käsittelylämpötilan tulisi olla tämän kynnyksen alapuolella, mutta hartsin täydellisen sulamislämpötilan yläpuolella. PP-järjestelmässä on suositeltavaa asettaa tynnyrin lämpötila osiin 180-200-190 ℃ (suulakepää), jotta vältetään liiallinen lämpötila, joka aiheuttaa pinnan modifiointiaineen irtoamista.
0,2-0,8 %:n polymeeridispergointiaineen (kuten polyetyleeniglykolipolypropyleeniglykolilohkokopolymeerin) lisääminen voi vähentää sulaviskositeettia ja edistää hiukkasten kostuttamista. Hyperhaarautuneilla polymeereillä on merkittävä steerinen este niiden pallomaisen kolmiulotteisen rakenteensa vuoksi, mikä estää uudelleen aggregaation.
Magnesiumhydroksidin lataaminen huokoiseen nanopiidioksidiin tai hiilinanoputkiin "ydinkuoren" tai "merisaaren" rakenteen muodostamiseksi voi muuttaa sen pinoamismenetelmää ja muodostaa tasaisemman jakeluverkoston matriisiin.
Kun yhdistetään synergistejä, kuten sinkkiboraattia ja kerrossilikaatteja, tulee kiinnittää huomiota kunkin komponentin tiheyden ja hiukkaskoon yhteensovittamiseen. Emähiukkasten esidispersioprosessia tulisi käyttää tiheyserojen aiheuttaman faasierottumisen välttämiseksi.
· Dispersion kvantifiointi: SEM-kuvat yhdistettynä ImageJ-ohjelmistoon alueen painotetun keskimääräisen hiukkaskoon laskemiseksi; TEM-havainto rajapinnan kerroksen paksuudesta.
·Reologinen karakterisointi: Dynaamisessa taajuuspyyhkäisyssä tallennusmoduulin (G') kaltevuus matalataajuisella alueella voi heijastaa täyteverkon rakennetta; Yksittäisen puoliympyrän esiintyminen Cole Cole -kaaviossa osoittaa hyvää hajontaa.
· Suorituskyvyn korrelaatioanalyysi: Rajoitushappiindeksi (LOI) korreloi positiivisesti vetoosan fraktaalimitan kanssa; Kuuman langan (GWT) palamislämpötila on suoraan yhteydessä dispersion tasaisuuteen.
Hajaantuvuuden parantaminenmagnesiumhydroksidimuovissa on systemaattinen projekti, joka vaatii kolmen ulottuvuuden huomioimista: pinnan termodynaamisen modifikoinnin, prosessoinnin reologian hallinnan ja formuloinnin yhteissuunnittelun. Tulevaisuuden trendi on kehittää reaktiivisia monitoimilisäaineita, joilla saavutetaan samanaikainen pinnan modifikaatio ja dispersio käsittelyn aikana. Yllä olevien kattavien strategioiden avulla magnesiumhydroksidipalonsuojamuovien mekaanista pidätysnopeutta ja palonestotehokkuutta voidaan parantaa merkittävästi, mikä edistää halogeenittomien palonestomateriaalien käyttöä korkean suorituskyvyn alueilla.
