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超细氢氧化铝粉体的制备及其表面改性有哪些方法?

作者: admin 时间:2020-02-26 来源:未知
摘要:氢氧化铝(ATH)具有阻燃、抑烟、填充等多种功能,不会产生二次污染,可与多种物质协同增效阻燃效果。它被广泛用作复合材料的阻燃添加剂,已成为目前用量最大的环保型无机阻燃剂。a...

 

氢氧化铝(ATH)具有阻燃、抑烟、填充等多种功能,不会产生二次污染,可与多种物质协同增效阻燃效果。它被广泛用作复合材料的阻燃添加剂,已成为目前用量最大的环保型无机阻燃剂。ath作为阻燃剂时,其含量和粒径对复合材料的阻燃性能和力学性能有很大的影响。为了达到一定的阻燃水平,氢氧化铝的加入量通常很大。当加入量一定时,粒径越细,阻燃效果越好。因此,为了充分发挥氢氧化铝粉末的阻燃效果,减少粉末对复合材料力学性能的影响,当粉末用量增加时,超细和纳米尺寸是ATH阻燃剂的新发展趋势。然而,超细粉体的粒径很小,表面能高,易团聚,难以均匀分散在聚合物基体中,氢氧化铝粉体是典型的极性无机材料,与有机聚合物,尤其是非极性聚烯烃的亲和性差,低界面结合力,导致混合成型过程中流动性、加工性能和力学性能劣化,因此,如何减少超细氢氧化铝颗粒间的团聚,提高氢氧化铝粉末与聚合物基体的界面相容性,改善其在聚合物基体中的分散性,从而获得性能优异的阻燃复合材料,已成为超细ATH在阻燃填充材料领域中应用的关键问题。

一。超细氢氧化铝的制备超细氢氧化铝的制备方法包括物理法和化学法。物理方法通常是指机械方法。化学规律包括种子分离、溶胶-凝胶、沉淀、水热合成、碳分离和高重力。

(1) 机械方法。机械法是用搅拌磨和气流磨将经洗涤和干燥的非工业级氢氧化铝研磨成细颗粒的ATH粉末。该方法制备的氢氧化铝粉末形状不规则,粒径粗,分布广,一般在5-15μm范围内,产品性能差。用这种方法生产的氢氧化铝在电线电缆生产中,其加工性能、延展性和阻燃性远远低于化学法生产的氢氧化铝。机械法制备工艺简单,实验成本低,但产品杂质含量高,粒度分布不均匀,不能广泛应用。

气流磨13035677792

(2) 物种分类。

常用的种粉法其核心是在制备好的铝酸钠溶液中加入超细ATH晶种,从而制备更纯更细的ATH粉体其中,晶种质量是影响氢氧化铝粉末粒度的重要因素。

(3)溶胶-凝胶法。该方法是在一定的水浴温度、搅拌速率和pH值条件下,通过水解铝化合物制备氢氧化铝胶体,然后在一定条件下转化成凝胶。最后,通过干燥和研磨得到粒度较小的氢氧化铝粉末。

(4) 沉淀法。

降水方式有直接降水和均匀降水两种。直接沉淀是指在一定条件下通过在铝酸盐溶液中加入沉淀剂制备高纯超细氢氧化铝的方法。在沉淀过程中,沉淀剂和溶液的混合程度是影响最终产品性能的关键因素。与直接降水不同,均匀降水的生长速度较慢。

(5) 水热合成。

水热法主要是通过加热密闭的反应容器,使原料在有机溶剂介质中高温高压反应制备氢氧化铝。

(6) 碳法。碳分离是在铝酸钠溶液中引入CO2并控制反应条件制备氢氧化铝。

表面改性设备13035677792

2。超细氢氧化铝的表面改性

(1) 曲面修改器。目前,超细氢氧化铝表面改性的主要改性剂有表面活性剂、偶联剂等。常见的表面活性剂有:十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠和硅油。改性的机理是分子一端的极性基团与无机材料发生反应或物理吸附在其表面,而分子另一端的长链烷基由于其与聚合物结构相似而具有很强的相容性。

偶联剂的改性机理是其分子中的某些官能团以化学方式与超细无机材料结合;另外,一些碳链以物理或化学方式与高分子材料结合,使无机材料与有机高分子材料紧密相连。常用的偶联剂有:硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸盐偶联剂。

(2) 修改方法。

目前,ATH的表面改性主要是干法和湿法。干法改性其特点是将粉体原料和改性剂或分散剂放入特定设备,调节合适的转速进行搅拌混合,而使改性剂包覆于氢氧化铝粉体表面的方法,此方法适合大批量生产湿法改性是指在预先制备一定的液固比的条件下,将改性剂添加到氢氧化铝浆料中,在一定温度下完全混合分散,进行改性的方法。该方法操作复杂,表面涂层均匀,改性效果好。

(3) 修改机制。氢氧化铝的表面改性是指在其表面吸附或包覆另一种或多种物质以形成核-壳复合物。表面改性主要是有机改性,改性方法可分为两类。物理方法是指利用表面活性剂如高脂肪酸、醇、胺、酯等表面包覆处理来增加颗粒间距,阻碍颗粒间的附聚,提高氢氧化铝与有机聚合物的亲和性,增加阻燃性能,改善加工。技术上,进一步提高了高聚物的抗冲击性能。化学定律是指偶联剂对氢氧化铝表面的改性,通过分子基团与改性粉末表面的反应形成化学键,从而达到改性的效果。由于偶联剂分子对有机物的亲和力,能与有机聚合物发生反应,使ATH与有机聚合物紧密结合,从而提高复合材料的性能,铝酸盐偶联剂和硬脂酸改性剂是由于其分子中既存在无机基团又有有机基团。这两个基团使偶联剂作为氢氧化铝和有机材料之间的分子桥,并将它们紧密地连接起来。

(4) 改性效果的表征。目前,氢氧化铝粉体的改性效果评价方法主要有两种。其中,直接法是通过测定改性氢氧化铝填充复合材料的阻燃性能和力学性能来评价其改性效果。该方法的特点是过程复杂,但测试结果可靠。间接法是通过测定氢氧化铝粉末改性前后的表面理化性质来评价改性效果的方法。具体评价指标包括:。

激活索引。氢氧化铝作为无机极性物质,在水中自然沉降。改性后的粉末表面为非极性,疏水性增强,不易在水中沉淀。活化指数的变化反映了粉体表面的活化程度,即表征粉体的改性效果。

吸油值。吸油值是表征氢氧化铝在聚合物中的分散性的重要指标,它反映了粉末的孔隙率和比表面积。经表面改性提高了粉体在聚合物中的分散性,减少了由于粉体之间的团聚而形成的空隙,故表面改性可使粉体的吸油值降低.

分散稳定性。该方法通过比较不同改性剂改性氢氧化铝粉体在分散介质中的分散性来表征表面改性效果。用扫描电镜观察其形貌和分散性

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