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氫氧化鋁粉末表面改性用什么藥劑好?怎樣評價效果?

2021-05-18 已有701人瀏覽 皖燃科技

氫氧化鋁粉末具有阻燃、消煙、填充等多重功能,能與磷等多種物質協同阻燃,具有良好的協同阻燃作用,是電子、化工、電纜、塑料、橡膠等行業中的重要環保阻燃劑。

氫氧化鋁作為填充型無機阻燃劑,其阻燃效果需達到40%以上,甚至60%以上,但填充量過高不僅會嚴重影響光大快三的力學性能,還會使光大快三擠出和加工性能變差。所以必須進行表面改性。

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氫氧化鋁常用的表面改性劑

1.偶聯劑

偶聯劑是兩性結構物質,分子中的一部分可以與氫氧化鋁填料表面上的各種官能團反應,形成強大的化學鍵合;另一部分則可以與有機高分子發生化學反應或物理纏繞,從而使氫氧化鋁填料與兩種性質差別較大的材料牢固地結合在一起,在塑料、橡膠等復合材料中使用偶聯劑還可以改變體系的流變性能,增加氫氧化鋁填料的添加量,減少復合材料中母體的用量,降低生產成本。

由含鋁酸鋯的低相對分子量的無機高分子在分子主鏈上絡合兩種有機配位基構成,其中一種配位基能使偶聯劑具有良好的羥基穩定性,另一種配位基能使偶聯劑具有良好的有機反應性,對氫氧化鋁填料具有良好的改性效果。

目前已有100多種硅烷偶聯劑,按其分子結構可將有機硅烷偶聯劑分為α-官能團、β-官能團和γ-官能團硅烷偶聯劑。伽瑪射線-官能團硅烷偶聯劑是最穩定的,它對熱塑性和熱固性的氫氧化鋁進行改性處理,提高制品的強度非常顯著。官能團硅烷偶聯劑的穩定性介于β和γ之間,除了提高了光大快三的力學性能外,還使光大快三的電性能和防潮性能得到了提高,用氫氧化鋁改性后的光大快三適于電線電纜工業使用。

2、優質脂肪酸及其鹽

高脂脂肪酸及其鹽是最早使用的礦物表面改性劑,其主要成分為硬脂酸和硬脂酸鹽。脂肪酸分子的分子結構上,一端是長鏈烷基,另一端是羧基和金屬鹽,它們能與氫氧化鋁表面官能團發生化學反應。超細氧化鋁粉末與高級脂肪酸及其鹽進行偶聯劑處理,可以提高粉末與聚合物的親和力,改善粉末的機械性能和加工性能。

3、不飽和有機酸

含有一個或多個不飽和雙鍵和一個或多個羥基的不飽和有機酸分子。改性不飽和有機酸的碳原子數通常小于10個。不飽和有機酸主要有:丙烯酸,甲基丙烯酸,桂皮酸等。一般認為,較強的酸性更易形成離子鍵,故多選用丙烯酸或甲基丙烯酸。不同種類的有機酸可單獨或混用,處理含堿金屬離子礦物氫氧化鋁粉,效果更佳。

4、有機硅

高聚物有機硅也稱為硅油,是一類以硅氧鍵(Si-O-Si)為骨架、硅原子上接有機組分的聚合物。常用于含氫的聚甲基硅氧烷、羥基封端聚二甲基硅氧烷等。

氫氧化鋁表面改性效果的評價。

A.吸油試驗。

吸油性能主要是確定一定量氫氧化鋁粉末在達到飽和浸潤時所需的蓖麻油量,用來表征一定量氫氧化鋁粉末在達到飽和浸潤時所需的樹脂量。氫氧化鋁粉體經表面改性后,吸油率有一定程度的變化。如果使用硅烷偶聯劑對超細氧化鋁粉末進行改性,吸油率將降低約10%。

試驗方法如下:將超細氫氧化鋁粉稱取干燥試樣10g,放于燒杯內,用滴定管滴加蓖麻油,用玻璃棒輕輕攪拌,使樣品浸潤均勻成團狀。對每100g氫氧化鋁吸附蓖麻油的量即為超細氫氧化鋁粉的吸油率進行了計算。

(2)激活指數。

活性指數是評價表面改性效果的一種指標,它以改性后浮于水面上的氫氧化鋁量占氫氧化鋁總量的百分率為指標。超細氫氧化鋁粉末由于其表面改性劑和處理方式的不同,使得改性后的粉末有的浮在水面,有的沉入水中。

硬脂酸鈉、鈦酸酯等濕法改性,疏水性硅烷干法改性,超細氫氧化鋁粉體可采用活化指數評價改性效果,而親水性硅烷干法改性,超細硅烷干法改性,可將超細氫氧化鋁粉體沉入水中,活化指數不能評價改性效果,是一種準確的評價方法,還是IR測試。

(3)SEM試驗。

用電子顯微鏡對改性前后氫氧化鋁粉末的形貌進行了掃描分析,通過電鏡觀察,改性粉末在基體中的分散程度明顯優于未改性粉末。

未經改性處理的氫氧化鋁在PVC基體中存在著聚集、不均勻分散,顆粒與PVC基體樹脂之間存在明顯的相界面,顆粒表面不能被基體樹脂充分浸潤,表明在超細氫氧化鋁與PVC的邊界面上出現了斷裂。但改性氫氧化鋁在PVC基體中的分散比較均勻,顆粒間仍存在著團聚現象,但改觀較大,以小團聚的形式分散在復合材料中。

(4)FTIR試驗。

利用FTIR和FTIR技術可以對氫氧化鋁粉末表面基團的變化進行分析。

5、測定光大快三的性能

對改性后和未改性的氫氧化鋁粉末制品進行氧指數、抗拉強度、斷裂伸長率等指標測試,通過對比發現改性后制品的阻燃性和力學性能都有明顯提高。


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