Magnesiumhydroxide (Mg(OH)₂)wordt steeds vaker gebruikt als milieuvriendelijke anorganische vlamvertrager in polymeren zoals polypropyleen, polyethyleen en nylon. De dispersie-uniformiteit ervan in de kunststofmatrix heeft echter rechtstreeks invloed op de vlamvertragende efficiëntie, mechanische eigenschappen en verwerkingsstabiliteit van het composietmateriaal. Dit artikel onderzoekt systematisch professionele oplossingen om de dispergeerbaarheid van magnesiumhydroxide te verbeteren vanuit het perspectief van interface-compatibiliteit, agglomeratiemechanisme en verwerkingskinetiek.
Magnesiumhydroxidedeeltjes hebben een hoge oppervlaktepolariteit en sterke hydrofiliciteit, maar zijn slecht compatibel met hydrofobe polymeren, en zijn gevoelig voor secundaire agglomeratie als gevolg van van der Waals-krachten. Aggregaten worden niet alleen spanningsdefectpunten, maar belemmeren ook de efficiëntie van het vrijkomen van vlamvertragend gas, wat leidt tot een afname van de zuurstofindex van het systeem. De essentie van het verbeteren van de dispersie ligt in het verminderen van de interactie-energie tussen deeltjes, het verbeteren van de grensvlakbinding tussen deeltjes en de matrix, en het gebruiken van verwerkingsschuifkracht om de desintegratie en aggregatie van aggregaten te bereiken.
Het gebruik van aminosilaan (zoals KH-550) of mercaptosilaan om magnesiumhydroxide te behandelen kan een hydrofobe laag op het oppervlak vormen. Na hydrolyse van silaan condenseert Si-OH met oppervlaktehydroxylgroepen van Mg (OH) ₂ om covalente Si-O-Mg-bindingen te vormen, waardoor de oppervlakte-energie aanzienlijk wordt verminderd. Onderzoek heeft aangetoond dat wanneer de entsnelheid hoger is dan 60%, de dispersiegrootte van magnesiumhydroxide in PP kan worden teruggebracht van> 10 μm naar 1-2 μm.
Vetzuren zoals stearinezuur en oliezuur kunnen chemische adsorptie ondergaan met het oppervlak van magnesiumhydroxide via carboxylgroepen, en lange koolstofketens zorgen voor sterische hinder. Een meer geavanceerde methode is het gebruik van titanium- en aluminiumesterkoppelingsmiddelen, waarvan de moleculaire structuur tegelijkertijd met zowel anorganische als organische fasen kan worden gecombineerd en een organische monolaag op het oppervlak van de deeltjes kan vormen om de smeltvloeibaarheid te verbeteren.
Door in situ polymerisatie of entreactie worden polymeerketens die vergelijkbaar zijn met of compatibel zijn met de matrixhars (zoals polyacrylaat, met maleïnezuuranhydride geënt polyolefine) op het oppervlak van magnesiumhydroxide geïntroduceerd. Deze methode kan een "flexibele grenslaag" construeren om grensvlakspanning te verlichten die wordt veroorzaakt door verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten.
Met behulp van een meedraaiende dubbelschroefsextruder wordt een zeer sterk afschuifveld geconstrueerd door kneedblokken, getande schijven en andere componenten te combineren. Door de schroefconfiguratie te optimaliseren, kan het materiaal meerdere cycli van herverdeling van de compressieschuifkracht ondergaan. Door een statische menger vóór de mal toe te voegen, kunnen de oneffenheden in de smelttemperatuur en de stroomsnelheid verder worden geëlimineerd.
Voeg wat toemagnesiumhydroxideuit de zijdelingse toevoerpoort om vermenging met de hars in één keer te voorkomen, wat kan resulteren in onvoldoende afschuifenergie. Door gebruik te maken van een ultrasoon extrusieapparaat van het slijpschijftype en door gebruik te maken van het cavitatie-effect om aggregaten op te breken, kan de grootte van de gedispergeerde fase met meer dan 30% worden verminderd.
Magnesiumhydroxide begint boven 340℃ te ontleden, dus de verwerkingstemperatuur moet onder deze drempel liggen, maar boven de volledige smelttemperatuur van de hars. Voor het PP-systeem wordt aanbevolen om de cilindertemperatuur in te stellen op secties van 180-200-190℃ (matrijskop) om te voorkomen dat te hoge temperaturen loskomen van het oppervlakmodificator veroorzaken.
Het toevoegen van 0,2-0,8% polymeerdispergeermiddel (zoals polyethyleenglycol-polypropyleenglycolblokcopolymeer) kan de smeltviscositeit verlagen en de bevochtiging van deeltjes bevorderen. Hypervertakte polymeren vertonen aanzienlijke sterische hinder vanwege hun bolvormige driedimensionale structuur, waardoor heraggregatie wordt voorkomen.
Het laden van wat magnesiumhydroxide op poreus nano-silica- of koolstofnanobuisjes om een "core-shell" of "sea island" -structuur te vormen, kan de stapelmethode veranderen en een uniformer distributienetwerk in de matrix vormen.
Bij het compounderen met synergisten zoals zinkboraat en gelaagde silicaten moet aandacht worden besteed aan het matchen van de dichtheid en deeltjesgrootte van elke component. Het pre-dispersieproces van het moederdeeltje moet worden gebruikt om fasescheiding veroorzaakt door dichtheidsverschillen te voorkomen.
·Dispersiekwantificering: SEM-beelden gecombineerd met ImageJ-software om de oppervlaktegewogen gemiddelde deeltjesgrootte te berekenen; TEM-observatie van de dikte van de grenslaaglaag.
·Reologische karakterisering: Bij dynamisch frequentiescannen kan de helling van de opslagmodulus (G') in het laagfrequente bereik de structuur van het vulnetwerk weerspiegelen; Het verschijnen van een enkele halve cirkel in het Cole Cole-plot duidt op een goede spreiding.
· Prestatiecorrelatieanalyse: de beperkende zuurstofindex (LOI) is positief gecorreleerd met de fractale dimensie van het trekgedeelte; De verbrandingstemperatuur van de hete draad (GWT) houdt rechtstreeks verband met de uniformiteit van de dispersie.
Verbetering van de verspreidbaarheid vanmagnesiumhydroxidein kunststoffen is een systematisch project dat rekening houdt met drie dimensies: thermodynamische modificatie van het oppervlak, controle van de verwerkingsreologie en mede-ontwerp van de formulering. De toekomstige trend is om reactieve multifunctionele additieven te ontwikkelen om gelijktijdige oppervlaktemodificatie en dispersie tijdens de verwerking te bereiken. Door de bovenstaande alomvattende strategieën kunnen de mechanische retentiesnelheid en de vlamvertragende efficiëntie van vlamvertragende kunststoffen met magnesiumhydroxide aanzienlijk worden verbeterd, waardoor de toepassing van halogeenvrije vlamvertragende materialen in hoogwaardige velden wordt bevorderd.
