Idrossido di magnesio (Mg(OH)₂)è sempre più ampiamente utilizzato come ritardante di fiamma inorganico ecologico in polimeri come polipropilene, polietilene e nylon. Tuttavia, la sua uniformità di dispersione nella matrice plastica influisce direttamente sull’efficienza ignifuga, sulle proprietà meccaniche e sulla stabilità alla lavorazione del materiale composito. Questo articolo esplora sistematicamente soluzioni professionali per migliorare la disperdibilità dell'idrossido di magnesio dal punto di vista della compatibilità dell'interfaccia, del meccanismo di agglomerazione e della cinetica di elaborazione.
Le particelle di idrossido di magnesio hanno un'elevata polarità superficiale e una forte idrofilicità, ma scarsa compatibilità con i polimeri idrofobici e sono soggette ad agglomerazione secondaria a causa delle forze di van der Waals. Gli aggregati non solo diventano punti difettosi da stress, ma ostacolano anche l'efficienza del rilascio del gas ritardante di fiamma, portando ad una diminuzione dell'indice di ossigeno del sistema. L'essenza del miglioramento della dispersione risiede nel ridurre l'energia di interazione tra le particelle, nel migliorare il legame dell'interfaccia tra le particelle e la matrice e nell'utilizzare la forza di taglio di lavorazione per ottenere la disintegrazione e l'aggregazione degli aggregati.
L'uso dell'ammino silano (come KH-550) o del mercapto silano per trattare l'idrossido di magnesio può formare uno strato idrofobico sulla sua superficie. Dopo l'idrolisi del silano, Si-OH si condensa con i gruppi idrossilici superficiali di Mg (OH) ₂ per formare legami covalenti Si-O-Mg, riducendo significativamente l'energia superficiale. La ricerca ha dimostrato che quando la velocità di innesto supera il 60%, la dimensione della dispersione dell'idrossido di magnesio nel PP può essere ridotta da>10μm a 1-2μm.
Gli acidi grassi come l'acido stearico e l'acido oleico possono subire un adsorbimento chimico con la superficie dell'idrossido di magnesio attraverso i gruppi carbossilici e le lunghe catene di carbonio forniscono un ostacolo sterico. Un metodo più avanzato consiste nell'utilizzare agenti di accoppiamento esteri di titanio e alluminio, la cui struttura molecolare può combinarsi contemporaneamente con fasi inorganiche e organiche e formare un monostrato organico sulla superficie delle particelle per migliorare la scorrevolezza del fuso.
Mediante polimerizzazione in situ o reazione di innesto, catene polimeriche simili o compatibili con la resina della matrice (come poliacrilato, poliolefina innestata con anidride maleica) vengono introdotte sulla superficie dell'idrossido di magnesio. Questo metodo può costruire uno "strato di interfaccia flessibile" per alleviare lo stress dell'interfaccia causato dalle differenze nei coefficienti di dilatazione termica.
Utilizzando un estrusore bivite corotante, viene costruito un campo di taglio ad alta resistenza combinando blocchi impastatori, dischi dentati e altri componenti. L'ottimizzazione della configurazione della vite consente al materiale di sottoporsi a cicli multipli di ridistribuzione del taglio a compressione. L'aggiunta di un miscelatore statico prima dello stampo può eliminare ulteriormente le irregolarità della temperatura di fusione e della portata.
Aggiungine un po'idrossido di magnesiodalla porta di alimentazione laterale per evitare di mescolarsi immediatamente con la resina, il che potrebbe comportare un'energia di taglio insufficiente. Utilizzando un dispositivo di estrusione ad ultrasuoni del tipo a disco macinante e sfruttando l'effetto di cavitazione per rompere gli aggregati, la dimensione della fase dispersa può essere ridotta di oltre il 30%.
L'idrossido di magnesio inizia a decomporsi sopra i 340 ℃, quindi la temperatura di lavorazione dovrebbe essere inferiore a questa soglia ma superiore alla temperatura di fusione completa della resina. Per il sistema PP, si consiglia di impostare la temperatura del cilindro in sezioni di 180-200-190℃ (testa della filiera) per evitare che una temperatura eccessiva provochi il distacco del modificatore superficiale.
L'aggiunta dello 0,2-0,8% di disperdente polimerico (come il copolimero a blocchi di polietilenglicole e polipropilene glicole) può ridurre la viscosità del materiale fuso e favorire la bagnatura delle particelle. I polimeri iperramificati mostrano un significativo ostacolo sterico a causa della loro struttura tridimensionale sferica, impedendo la riaggregazione.
Il caricamento di un po' di idrossido di magnesio su nanosilice porosa o nanotubi di carbonio per formare una struttura "nucleo-guscio" o "isola marina" può modificare il metodo di impilamento e formare una rete di distribuzione più uniforme nella matrice.
Quando si combinano agenti sinergici come borato di zinco e silicati stratificati, è necessario prestare attenzione alla corrispondenza della densità e della dimensione delle particelle di ciascun componente. Il processo di pre-dispersione delle particelle madri dovrebbe essere utilizzato per evitare la separazione di fase causata da differenze di densità.
·Quantificazione della dispersione: immagini SEM combinate con il software ImageJ per calcolare la dimensione media delle particelle ponderata sull'area; Osservazione TEM dello spessore dello strato di interfaccia.
·Caratterizzazione reologica: nella scansione dinamica della frequenza, la pendenza del modulo di immagazzinamento (G ') nella gamma delle basse frequenze può riflettere la struttura della rete di riempimento; La comparsa di un singolo semicerchio nel grafico di Cole Cole indica una buona dispersione.
·Analisi di correlazione delle prestazioni: Il Limiting Oxygen Index (LOI) è correlato positivamente con la dimensione frattale della sezione tesa; La temperatura di combustione del filo caldo (GWT) è direttamente correlata all'uniformità della dispersione.
Migliorare la disperdibilità diidrossido di magnesioin plastics è un progetto sistematico che richiede la considerazione di tre dimensioni: modifica termodinamica della superficie, controllo della reologia di lavorazione e co-progettazione della formulazione. La tendenza futura è quella di sviluppare additivi multifunzionali reattivi per ottenere la modificazione e la dispersione simultanee della superficie durante la lavorazione. Attraverso le strategie globali di cui sopra, il tasso di ritenzione meccanica e l'efficienza ritardante di fiamma delle plastiche ritardanti di fiamma a base di idrossido di magnesio possono essere notevolmente migliorati, promuovendo l'applicazione di materiali ritardanti di fiamma privi di alogeni in campi ad alte prestazioni.
