Wodorotlenek magnezu (Mg(OH)₂)jest coraz powszechniej stosowany jako przyjazny dla środowiska nieorganiczny środek zmniejszający palność w polimerach, takich jak polipropylen, polietylen i nylon. Jednakże równomierność dyspersji w osnowie tworzywa sztucznego bezpośrednio wpływa na skuteczność zmniejszania palności, właściwości mechaniczne i stabilność przetwarzania materiału kompozytowego. W artykule systematycznie badane są profesjonalne rozwiązania zwiększające dyspergowalność wodorotlenku magnezu z punktu widzenia kompatybilności międzyfazowej, mechanizmu aglomeracji i kinetyki przetwarzania.
Cząstki wodorotlenku magnezu mają wysoką polarność powierzchniową i silną hydrofilowość, ale słabą kompatybilność z polimerami hydrofobowymi i są podatne na wtórną aglomerację pod wpływem sił van der Waalsa. Kruszywa nie tylko stają się punktami defektów naprężeniowych, ale także utrudniają skuteczność uwalniania gazu opóźniającego palenie, prowadząc do zmniejszenia wskaźnika tlenowego układu. Istota poprawy dyspersji polega na zmniejszeniu energii interakcji między cząstkami, wzmocnieniu wiązania na granicy faz między cząstkami a osnową oraz wykorzystaniu przetwarzającej siły ścinającej w celu uzyskania dezintegracji i agregacji agregatów.
Stosowanie aminosilanu (takiego jak KH-550) lub merkaptosilanu do obróbki wodorotlenku magnezu może spowodować utworzenie warstwy hydrofobowej na jego powierzchni. Po hydrolizie silanu Si-OH kondensuje z powierzchniowymi grupami hydroksylowymi Mg (OH) ₂ tworząc wiązania kowalencyjne Si-O-Mg, znacznie zmniejszając energię powierzchniową. Badania wykazały, że gdy stopień szczepienia przekracza 60%, wielkość dyspersji wodorotlenku magnezu w PP można zmniejszyć z> 10 μm do 1-2 μm.
Kwasy tłuszczowe, takie jak kwas stearynowy i kwas oleinowy, mogą ulegać chemicznej adsorpcji na powierzchni wodorotlenku magnezu poprzez grupy karboksylowe, a długie łańcuchy węglowe zapewniają zawadę przestrzenną. Bardziej zaawansowaną metodą jest zastosowanie środków sprzęgających, estrów tytanu i glinu, których struktura molekularna może łączyć się jednocześnie z fazą nieorganiczną i organiczną i tworzyć organiczną monowarstwę na powierzchni cząstek w celu poprawy płynności stopu.
W drodze polimeryzacji in situ lub reakcji szczepienia, łańcuchy polimerowe podobne lub kompatybilne z żywicą matrycową (taką jak poliakrylan, poliolefina szczepiona bezwodnikiem maleinowym) wprowadza się na powierzchnię wodorotlenku magnezu. Metodą tą można skonstruować „elastyczną warstwę stykową” w celu złagodzenia naprężeń na powierzchni styku spowodowanych różnicami współczynników rozszerzalności cieplnej.
Za pomocą współbieżnej wytłaczarki dwuślimakowej konstruuje się pole ścinające o wysokiej wytrzymałości poprzez połączenie bloków ugniatających, tarcz zębatych i innych elementów. Optymalizacja konfiguracji ślimaka umożliwia poddanie materiału wielokrotnym cyklom redystrybucji ścinania ściskającego. Dodanie mieszalnika statycznego przed formą może dodatkowo wyeliminować nierównomierność temperatury stopu i natężenia przepływu.
Dodaj trochęwodorotlenek magnezuz bocznego otworu zasilającego, aby uniknąć jednoczesnego zmieszania się z żywicą, co może skutkować niewystarczającą energią ścinania. Stosując urządzenie do wytłaczania ultradźwiękowego typu tarcza szlifierska i wykorzystując efekt kawitacji do rozbijania agregatów, wielkość fazy rozproszonej można zmniejszyć o ponad 30%.
Wodorotlenek magnezu zaczyna się rozkładać powyżej 340 ℃, więc temperatura przetwarzania powinna być poniżej tego progu, ale powyżej całkowitej temperatury topnienia żywicy. Dla systemu PP zaleca się ustawienie temperatury cylindra w sekcjach 180-200-190℃ (głowica tłocząca), aby uniknąć nadmiernej temperatury powodującej odwarstwianie się modyfikatora powierzchni.
Dodanie 0,2–0,8% środka dyspergującego polimer (takiego jak kopolimer blokowy glikolu polietylenowego i glikolu polipropylenowego) może zmniejszyć lepkość stopu i sprzyjać zwilżaniu cząstek. Hiperrozgałęzione polimery wykazują znaczną zawadę steryczną ze względu na ich kulistą trójwymiarową strukturę, zapobiegając ponownej agregacji.
Załadowanie pewnej ilości wodorotlenku magnezu na porowatą nanokrzemionkę lub nanorurki węglowe w celu utworzenia struktury „rdzeń-powłoka” lub „wyspa morska” może zmienić metodę układania w stosy i utworzyć bardziej jednolitą sieć dystrybucji w matrycy.
Łącząc z synergetykami, takimi jak boran cynku i krzemiany warstwowe, należy zwrócić uwagę na dopasowanie gęstości i wielkości cząstek każdego składnika. Aby uniknąć rozdzielenia faz spowodowanego różnicami gęstości, należy zastosować proces wstępnej dyspersji cząstek macierzystych.
·Ocena ilościowa dyspersji: obrazy SEM połączone z oprogramowaniem ImageJ w celu obliczenia średniej ważonej powierzchniowo wielkości cząstek; Obserwacja TEM grubości warstwy stykowej.
· Charakterystyka reologiczna: W dynamicznym skanowaniu częstotliwości nachylenie modułu zachowawczego (G ') w zakresie niskich częstotliwości może odzwierciedlać strukturę sieci wypełniacza; Pojawienie się pojedynczego półkola na wykresie Cole’a Cole’a wskazuje na dobre rozproszenie.
·Analiza korelacji wydajności: Graniczny wskaźnik tlenu (LOI) jest dodatnio skorelowany z wymiarem fraktalnym przekroju rozciąganego; Temperatura spalania gorącego drutu (GWT) jest bezpośrednio związana z równomiernością dyspersji.
Poprawa dyspergowalnościwodorotlenek magnezuw tworzywach sztucznych to systematyczny projekt, który wymaga uwzględnienia trzech wymiarów: termodynamicznej modyfikacji powierzchni, kontroli reologii przetwarzania i wspólnego projektowania receptur. Przyszłym trendem jest opracowywanie reaktywnych, wielofunkcyjnych dodatków pozwalających na jednoczesną modyfikację powierzchni i dyspersję podczas przetwarzania. Dzięki powyższym kompleksowym strategiom można znacznie poprawić współczynnik retencji mechanicznej i skuteczność zmniejszania palności tworzyw sztucznych opóźniających palenie wodorotlenku magnezu, promując stosowanie bezhalogenowych materiałów zmniejszających palność w dziedzinach o wysokich parametrach.
