Hydroxid hořečnatý (Mg(OH)₂)se stále častěji používá jako anorganický zpomalovač hoření šetrný k životnímu prostředí v polymerech, jako je polypropylen, polyethylen a nylon. Jeho rovnoměrnost disperze v plastové matrici však přímo ovlivňuje účinnost zpomalování hoření, mechanické vlastnosti a zpracovatelskou stabilitu kompozitního materiálu. Tento článek systematicky zkoumá profesionální řešení pro zvýšení disperzibility hydroxidu hořečnatého z hlediska kompatibility rozhraní, mechanismu aglomerace a kinetiky zpracování.
Částice hydroxidu hořečnatého mají vysokou povrchovou polaritu a silnou hydrofilitu, ale špatnou kompatibilitu s hydrofobními polymery a jsou náchylné k sekundární aglomeraci v důsledku van der Waalsových sil. Agregáty se nejen stávají defektními místy stresu, ale také brání účinnosti uvolňování plynu zpomalujícího hoření, což vede ke snížení kyslíkového indexu systému. Podstata zlepšení disperze spočívá ve snížení interakční energie mezi částicemi, zlepšení vazby na rozhraní mezi částicemi a matricí a využití procesní smykové síly k dosažení dezintegrace a agregace agregátů.
Použití aminosilanu (jako je KH-550) nebo merkaptosilanu k úpravě hydroxidu hořečnatého může vytvořit hydrofobní vrstvu na jeho povrchu. Po hydrolýze silanu kondenzuje Si-OH s povrchovými hydroxylovými skupinami Mg (OH) ₂ za vzniku Si-O-Mg kovalentních vazeb, což významně snižuje povrchovou energii. Výzkum ukázal, že když rychlost roubování překročí 60 %, velikost disperze hydroxidu hořečnatého v PP může být snížena z>10μm na 1-2μm.
Mastné kyseliny, jako je kyselina stearová a kyselina olejová, mohou podléhat chemické adsorpci s povrchem hydroxidu hořečnatého prostřednictvím karboxylových skupin a dlouhé uhlíkové řetězce poskytují sterickou zábranu. Pokročilejší metodou je použití vazebných činidel na bázi esterů titanu a hliníku, jejichž molekulární struktura se může kombinovat s anorganickými i organickými fázemi současně a vytvářet organickou monovrstvu na povrchu částic pro zlepšení tekutosti taveniny.
Polymerací in situ nebo roubovací reakcí se polymerní řetězce podobné nebo kompatibilní s matricovou pryskyřicí (jako je polyakrylát, polyolefin roubovaný anhydridem kyseliny maleinové) zavedou na povrch hydroxidu hořečnatého. Tato metoda může zkonstruovat "flexibilní mezivrstvu" ke zmírnění napětí na rozhraní způsobeného rozdíly v koeficientech tepelné roztažnosti.
Pomocí souběžně rotujícího dvoušnekového extrudéru se spojením hnětacích bloků, ozubených kotoučů a dalších komponent zkonstruuje vysokopevnostní smykové pole. Optimalizace konfigurace šroubu umožňuje, aby materiál podstoupil více cyklů redistribuce kompresního smyku. Přidání statického mixéru před formu může dále eliminovat nerovnoměrnost teploty taveniny a průtoku.
Přidejte nějakéhydroxid hořečnatýz bočního plnicího otvoru, aby se zabránilo smíchání s pryskyřicí najednou, což může mít za následek nedostatečnou smykovou energii. Použitím ultrazvukového vytlačovacího zařízení typu mlecího kotouče a využitím kavitačního efektu k rozbití agregátů lze velikost dispergované fáze snížit o více než 30 %.
Hydroxid hořečnatý se začíná rozkládat nad 340 ℃, takže teplota zpracování by měla být pod touto prahovou hodnotou, ale nad teplotou úplného tání pryskyřice. U systému PP se doporučuje nastavit teplotu válce v sekcích 180-200-190℃ (hlava), aby se zabránilo nadměrné teplotě způsobující uvolnění povrchového modifikátoru.
Přidání 0,2-0,8 % polymerního dispergačního činidla (jako je polyethylenglykol polypropylenglykolový blokový kopolymer) může snížit viskozitu taveniny a podpořit smáčení částic. Hyperrozvětvené polymery vykazují významnou sterickou zábranu v důsledku jejich sférické trojrozměrné struktury, která zabraňuje opětovné agregaci.
Nanesením určitého množství hydroxidu hořečnatého na porézní nanokřemene nebo uhlíkové nanotrubičky za účelem vytvoření struktury „jádro-skořápka“ nebo „mořského ostrova“ může změnit způsob vrstvení a vytvořit rovnoměrnější distribuční síť v matrici.
Při smíchání se synergenty, jako je boritan zinečnatý a vrstvené silikáty, je třeba věnovat pozornost sladění hustoty a velikosti částic každé složky. Měl by být použit proces předběžné disperze mateřských částic, aby se zabránilo separaci fází způsobené rozdíly v hustotě.
·Kvantifikace disperze: SEM snímky kombinované se softwarem ImageJ pro výpočet plošně vážené průměrné velikosti částic; TEM pozorování tloušťky mezivrstvy.
·Reologická charakterizace: Při dynamickém frekvenčním skenování může sklon akumulačního modulu (G') v nízkofrekvenčním rozsahu odrážet strukturu výplňové sítě; Výskyt jednoho půlkruhu v Cole Coleově grafu ukazuje na dobrý rozptyl.
·Výkonnostní korelační analýza: Limiting Oxygen Index (LOI) pozitivně koreluje s fraktálním rozměrem tahového průřezu; Teplota hoření horkého drátu (GWT) přímo souvisí s rovnoměrností disperze.
Zlepšení disperzibilityhydroxid hořečnatýv plastech je systematický projekt, který vyžaduje zvážení tří dimenzí: termodynamickou modifikaci povrchu, kontrolu reologie zpracování a návrh společné formulace. Budoucím trendem je vývoj reaktivních multifunkčních přísad pro dosažení současné povrchové úpravy a disperze během zpracování. Prostřednictvím výše uvedených komplexních strategií lze výrazně zlepšit rychlost mechanické retence a účinnost zpomalování hoření u plastů zpomalujících hoření s hydroxidem hořečnatým, což podporuje použití bezhalogenových materiálů zpomalujících hoření ve vysoce výkonných oblastech.
