6 tipos de retardantes de llama comúnmente utilizados en polipropileno
Como uno de los cinco plásticos de uso general, el polipropileno (PP) se usa ampliamente en todos los ámbitos de la vida. Sin embargo, las características inflamables del PP también limitan su espacio de aplicación y dificultan el desarrollo de materiales de PP. Por lo tanto, el retardo de llama de la Modificación PP siempre ha sido el foco de atención.
El retardante de llama es un refuerzo para materiales sintéticos poliméricos. El uso de retardantes de llama se puede utilizar para materiales poliméricos retardantes de llama, a fin de evitar la combustión del material y prevenir la propagación del fuego, y promover que los materiales sintéticos tengan supresión de humo, autoextinción y retardante de llama. En la actualidad, los retardantes de llama comúnmente utilizados para polipropileno incluyen principalmente retardantes de llama de hidróxido metálico, retardantes de llama a base de boro, retardantes de llama a base de silicio, retardantes de llama a base de fósforo, retardantes de llama a base de nitrógeno y retardantes de llama intumescentes.
1. Retardante de llama de hidróxido de metal
El carbón activado en el retardante de llama de hidróxido de metal tiene un área de superficie específica grande y es rico en grupos funcionales, que se pueden combinar bien con los grupos hidroxilo en las partículas de hidróxido de sodio y magnesio, debilitando efectivamente la polaridad de la superficie del hidróxido de magnesio y reduciendo su aparición. . La posibilidad de aglomeración mejora la compatibilidad del hidróxido de sodio y magnesio con la matriz de PP, por lo que se potencian las propiedades ignífugas del material.
2. Retardante de llama de boro
En el compuesto PP/BN@MGO, debido a la estructura del recubrimiento y la modificación de alquilación del retardante de llama BN@MGO, su eficiencia de injerto de cadena de alquilo es alta y los elementos de carbono pueden enriquecerse en la superficie del relleno, lo que mejora significativamente la La afinidad entre el retardante de llama BN@MGO y el cuerpo de PP permite distribuirlo uniformemente en la matriz de PP.
3. Retardante de llama de silicona
Los HNT-Si en los retardantes de llama a base de silicio pueden mantener la estructura tubular original en el rango de alta temperatura y pueden torcerse con la cadena de PP degradado térmicamente para formar una capa de carbono densa "fibrosa", que inhibe efectivamente la quema de PP. Transferencia de calor, masa y humo.
4. Retardante de llama de fósforo
En los retardantes de llama a base de fósforo, el sorbitol tiene una gran cantidad de grupos hidroxilo, que es fácil de formar una capa carbonizada durante la combustión, mientras que el polifosfato de amonio se descompone cuando se calienta para producir compuestos de ácido fosfórico, lo que mejora aún más la carbonización del sorbitol y la generación. de la capa de carbono se retrasa. La difusión del calor y el aislamiento del oxígeno mejoran las propiedades ignífugas del material.
5. Retardante de llama de nitrógeno
MPP producirá gases incombustibles (incluidos NH3, NO y H2O) y algunas sustancias que contienen fósforo durante la combustión, mientras que AP puede liberar gases de fosfato de aluminio Al2 (HPO4) 3 y fosfina (PH3) a altas temperaturas, estos gases no solo pueden diluir gases inflamables en el aire, y también puede actuar como un escudo de gas en la superficie del material, reduciendo así la combustión.
6. Retardante de llama intumescente
NiCo2O4 tiene las ventajas de una morfología controlable, una gran área de superficie específica, muchos sitios activos y métodos de preparación simples y diversos. Como compuesto a base de níquel, NiCo2O4 tiene una excelente capacidad catalítica de carbono, que no solo reduce los productos de combustión y mejora la retardancia de llama.
Efecto del contenido de micropolvo de silicio en las propiedades de los moldeables epoxi para aislamiento eléctrico
El moldeable aislante epoxi es una mezcla de resina polimerizable líquida o viscosa mezclada con resina, agente de curado, relleno, etc. A la temperatura de vertido, el moldeable tiene las características de buena fluidez, materia menos volátil, curado rápido y pequeña contracción después del curado, fijación y aislamiento y otras funciones en un producto de aislamiento.
El micropolvo de silicio es uno de los componentes importantes de los moldes aislantes y tiene un papel insustituible en la reducción de la contracción, la reducción de costos y la mejora del rendimiento.
En la actualidad, los fabricantes de aisladores intentan aumentar la proporción de contenido de relleno tanto como sea posible para reducir costos. Los aisladores con un contenido de relleno demasiado alto reducirán en gran medida el rendimiento del aislamiento, las propiedades mecánicas y la vida útil, lo que afectará gravemente la operación segura y confiable del sistema de energía; las piezas aislantes con un contenido de relleno demasiado bajo también reducirán su rendimiento general. Los fabricantes de resinas epoxi no han establecido regulaciones razonables sobre la proporción de adición de rellenos, lo que ha generado una gran confusión entre los fabricantes de aislamientos epoxi.
Usando resina epoxi bisfenol A líquida como material base, anhídrido metiltetrahidroftálico como agente de curado, BDMA como acelerador, polvo de silicio activo de malla 400 como relleno, según diferentes proporciones de relleno, se utilizó el proceso APG para preparar las tiras reactivas. Se investigaron los efectos de diferentes cantidades de micropolvo de silicio sobre la resistencia mecánica, las propiedades dieléctricas, la resistencia a la corrosión de la solución y la absorción de agua de los colables epoxi. Los resultados muestran que:
(1) Con el aumento del contenido de relleno en el sistema de resina epoxi, la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica del bloque de muestra generalmente tienden a aumentar.
(2) Cuando el contenido de relleno es bajo, con el aumento de la proporción, aumenta la resistencia a las huellas de fuga. Cuando el contenido de relleno alcanza el 69,42 %, la resistencia a las huellas de fuga alcanza el máximo; después de eso, con el aumento adicional de rellenos, aumenta la resistencia a las huellas de fuga. Empezó a empeorar de nuevo.
(3) Cuando el contenido de relleno aumenta al 67,26 %, la resistencia a la corrosión por lejía comienza a disminuir significativamente.
(4) Las propiedades mecánicas de las muestras aumentaron inicialmente con el aumento del contenido de relleno, y cuando el contenido de relleno aumentó al 69,42 %, las propiedades mecánicas comenzaron a fluctuar.
(5) Aunque el contenido de relleno aumenta, puede reducir la tasa de contracción de la fundición, mejorar su conductividad térmica y rigidez, mejorar su resistencia al agrietamiento y reducir los costos de producción, pero un contenido de relleno demasiado alto no solo empeorará el proceso, sino También reducirá el rendimiento del aislamiento, la estabilidad mecánica y la resistencia a la corrosión del producto. Por lo tanto, teniendo en cuenta el rendimiento integral, el rango de contenido óptimo de micropolvo de silicio es del 63 % al 67 %.
Aplicación y avances de la investigación del hidróxido ignífugo en polietileno.
El polietileno (PE) es una resina termoplástica obtenida por polimerización del monómero etileno. Tiene buena resistencia al frío, buena resistencia mecánica y propiedades dieléctricas. Es ampliamente utilizado en cables, películas, tuberías, embalajes, contenedores, aparatos médicos y otros productos. Pero el índice de oxígeno del PE es del 17,4%, que es un material inflamable. El material PE tiene una velocidad de combustión rápida, una gran cantidad de calor/humo, y es fácil de derretir y caer cuando se quema, lo que representa una gran amenaza para la seguridad de la vida y la propiedad, y limita el uso y desarrollo del polietileno. Por lo tanto, es imperativo llevar a cabo una modificación del retardante de llama.
Los retardantes de llama de hidróxido metálico son principalmente hidróxido de aluminio e hidróxido de magnesio. Los retardantes de llama de magnesio y aluminio tienen buena estabilidad, no son tóxicos y generan poco humo. Durante el proceso de combustión, se liberará vapor de agua para diluir el gas combustible, quitar parte del calor, inhibir la combustión y producir un efecto ignífugo. El retardante de llama de aluminio y magnesio puede prolongar el tiempo de ignición y reducir la tasa de liberación de calor. La compatibilidad del hidróxido de magnesio con el PE es pobre y la eficiencia del retardante de llama es baja. Necesita una gran cantidad de adición para mejorar el rendimiento del retardante de llama, y una gran cantidad de adición reducirá el procesamiento de materiales compuestos. sexo y propiedades mecánicas.
Se modificó la superficie de hidróxido de magnesio con estearato de sodio y polietilenglicol como modificadores, y se prepararon compuestos retardantes de llama de polietileno de alta densidad. La investigación muestra que cuando la cantidad añadida de hidróxido de magnesio modificado es del 30 %, la resistencia a la tracción del material compuesto de HDPE/hidróxido de magnesio es de 12,3 MPa, el hidróxido de magnesio tiene una buena compatibilidad con el HDPE y el índice de oxígeno límite aumenta al 24,6 %, el el rendimiento del retardante de llama mejoró menos.
El hidróxido doble en capas liberará CO2 y H2O cuando se descomponga, diluya y bloquee el oxígeno, por lo que tiene un buen efecto retardante de llama y puede reemplazar los retardantes de llama que contienen halógeno y fósforo.
Se prepararon compuestos retardantes de llama de hidróxido de aluminio/Mg-Fe-LDH/HDPE con hidróxido de aluminio e hidróxido doble de magnesio y hierro (Mg-FeLDH) como retardantes de llama. El estudio encontró que el hidróxido de aluminio y Mg-Fe-LDH pueden inhibir efectivamente la liberación de CO y la liberación de calor durante la combustión de materiales compuestos (HDPE1, HDPE2, HDPE3), lo que dificulta la ignición del HDPE. Cuando la cantidad total de retardantes de llama es del 40 % (2 % de Mg-Fe-LDH, HDPE2), los compuestos de HDPE tienen buenas propiedades retardantes de llama.
Se prepararon compuestos de HDPE con hidróxido de aluminio, vermiculita expandida y trióxido de antimonio como retardadores de llama. El estudio encontró que cuando la proporción de hidróxido de aluminio/vermiculita expandida era de 3:2, las propiedades mecánicas del material compuesto eran mejores y el rendimiento de supresión de humo y retardante de llama alcanzaba el nivel FV-0. Cuando la cantidad total de hidróxido de aluminio y vermiculita expandida es del 50 %, el índice de oxígeno límite primero aumenta y luego disminuye con el aumento de hidróxido de aluminio, y la proporción óptima es 3∶2.
Se estudiaron los efectos del hidróxido de magnesio y el borato de zinc sobre las propiedades ignífugas del polietileno lineal de baja densidad y el copolímero de etileno y acrilato de etilo. Se encontró que con el aumento de la proporción de hidróxido de magnesio y borato de zinc, mejoró el rendimiento ignífugo del material compuesto. Cuando la cantidad de adición de hidróxido de magnesio fue del 65 %, el rendimiento del retardante de llama fue el mejor, alcanzando el nivel UL94V-0.
Se estudió el efecto del hidróxido de magnesio sobre las propiedades pirorretardantes del polietileno lineal de baja densidad. Cuando la dosis de hidróxido de magnesio alcanza el 70 %, el índice de oxígeno límite alcanza el 31,4 %, que es aproximadamente un 71 % más alto que el del material puro, y la prueba de combustión vertical alcanza el nivel V-0.
Los retardantes de llama de hidróxido metálico son seguros, ecológicos y económicos. Cuando se usa solo, el efecto ignífugo no es bueno y se requiere una gran cantidad adicional para mejorar el rendimiento ignífugo del material, pero cuando se agrega una gran cantidad, las propiedades mecánicas se reducen. Por lo tanto, es la dirección de investigación del retardante de llama de hidróxido estudiar la modificación de la superficie y usarlo en combinación con retardantes de llama de nitrógeno y fósforo para mejorar el rendimiento del retardante de llama y reducir la cantidad de adición.
¿Cómo modificar la superficie del nano-óxido de zinc?
El óxido de nanozinc es un nuevo tipo de material químico inorgánico fino funcional. Debido a su pequeño tamaño de partícula y gran área de superficie específica, tiene propiedades físicas y químicas únicas en aspectos químicos, ópticos, biológicos y eléctricos. Es ampliamente utilizado en aditivos antibacterianos, catalizadores, caucho, tintes, tintas, recubrimientos, vidrio, cerámica piezoeléctrica, optoelectrónica y productos químicos diarios, etc., el desarrollo y la utilización de amplias perspectivas.
Sin embargo, debido a la gran área de superficie específica y la energía de superficie específica del óxido de nanozinc, la polaridad de la superficie es fuerte y es fácil de aglomerar; no es fácil de dispersar uniformemente en medios orgánicos, lo que limita en gran medida su nano-efecto. Por lo tanto, la dispersión y la modificación de la superficie del polvo de nanoóxido de zinc se ha convertido en un método de tratamiento necesario antes de aplicar los nanomateriales en la matriz.
1. Modificación del recubrimiento superficial de nano-óxido de zinc
Este es el principal método de modificación de la superficie de los rellenos o pigmentos inorgánicos en la actualidad. El surfactante se usa para cubrir la superficie de las partículas para dar nuevas propiedades a la superficie de las partículas. Los modificadores de superficie de uso común incluyen agente de acoplamiento de silano, agente de acoplamiento de titanato, ácido esteárico, silicona, etc.
Wang Guohong et al. utilizó laurato de sodio para modificar la superficie del nanoóxido de zinc. En las condiciones en que la cantidad de citrato de sodio era del 15 %, el valor del pH era de 6 y el tiempo de modificación era de 1,5 h, se mejoró la lipofilicidad del nanoóxido de zinc modificado. El grado químico alcanza el 79,2% y se puede dispersar bien en metanol y xileno. Zhuang Tao et al. utilizó un agente de acoplamiento de titanato para modificar la superficie del óxido de nanozinc. Cuando la cantidad de titanato era del 3 %, la temperatura era de 30 °C y el tiempo de agitación era de 90 min, el índice de activación del nanoóxido de zinc podía alcanzar el 99,83 %. Cuando el óxido de nano-zinc modificado se aplica al caucho natural, su tst y t90 se extienden, y se mejoran la resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura y la flexibilidad a la flexión.
2. Modificación mecanoquímica del óxido de nanozinc
Este es un método de uso de pulverización, fricción y otros métodos para activar la superficie de la partícula con estrés mecánico para cambiar su estructura cristalina superficial y su estructura fisicoquímica. En este método, la red molecular se desplaza, la energía interna aumenta y la superficie del polvo activo reacciona y se adhiere a otras sustancias bajo la acción de una fuerza externa, para lograr el propósito de modificar la superficie.
La molécula de ácido esteárico se une químicamente a la superficie del óxido de zinc, la estructura cristalina del óxido de zinc antes y después de la modificación es la misma, la aglomeración de sus partículas se reduce y el tamaño de las partículas secundarias se reduce significativamente. Al medir el índice de activación y la lipofilia de las muestras modificadas, la cantidad óptima de modificador es el 10 % de la masa de óxido de zinc. La superficie del óxido de zinc es lipofílica e hidrofóbica y tiene un buen rendimiento de dispersión en solventes orgánicos.
3. Modificación de la reacción de precipitación con óxido de nanozinc
El método utiliza sustancias orgánicas o inorgánicas para depositar una capa de recubrimiento sobre la superficie de las partículas para cambiar sus propiedades superficiales.
En la actualidad, se han logrado algunos avances en la tecnología de preparación de óxido de nanozinc y se han formado varios fabricantes industrializados en China. Sin embargo, no se ha prestado mucha atención a la tecnología de modificación de superficies y la tecnología de aplicación del óxido de nanozinc, y el desarrollo de su campo de aplicación se ha visto muy restringido. Por lo tanto, es necesario fortalecer la investigación sobre la modificación de la superficie y la aplicación de productos de nanoóxido de zinc, desarrollar productos de alto rendimiento y ampliar los campos de aplicación de los productos para satisfacer la demanda de productos de nanoóxido de zinc en diferentes campos.
Cuatro tecnologías principales de modificación de la hidrotalcita
La hidrotalcita (hidróxidos dobles en capas, LDH) es un material funcional portador inorgánico en capas, los aniones entre capas son intercambiables y la cantidad y el tipo se pueden ajustar estratégicamente de acuerdo con las necesidades reales. Las características de desnaturalización ajustables de esta composición y estructura de las LDH las convierten en uno de los materiales con potencial de investigación y perspectivas de aplicación en los campos de la catálisis industrial, la fotoelectroquímica, la liberación de fármacos, la modificación de plásticos y el tratamiento de aguas residuales.
Debido a que las LDH son sustancias inorgánicas altamente hidrofílicas y el espacio entre capas de la estructura laminar es pequeño, la compatibilidad con los polímeros es deficiente y la dispersión a nanoescala de las LDH no es fácil de lograr. Además, la intercambiabilidad de aniones entre capas de LDH hace que las LDH modificadas tengan propiedades funcionales específicas. Por lo tanto, las LDH deben modificarse para mejorar las propiedades interfaciales y ampliar el rango de aplicación.
Hay muchos métodos de modificación para LDH, y el método apropiado se puede seleccionar de acuerdo con las propiedades requeridas y los campos de aplicación de los materiales sintéticos. Entre ellos, los métodos más utilizados incluyen principalmente el método de coprecipitación, el método de síntesis hidrotermal, el método de intercambio de iones y el método de recuperación de tostado.
1. Método de coprecipitación
La coprecipitación es el método más utilizado para la síntesis de LDH. Agregue la solución acuosa mixta que contiene una cierta proporción de cationes metálicos divalentes y trivalentes a la solución alcalina, controle el valor de pH del sistema, mantenga una cierta temperatura, reaccione con agitación rápida y constante hasta que la solución precipite y continúe envejeciendo el precipitado. durante un período de tiempo, y luego se filtra, lava y seca para obtener LDHs sólido. Por lo general, se pueden usar nitratos, cloruros, sulfatos y carbonatos como sales metálicas, y los álcalis comúnmente usados se pueden seleccionar de hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y agua amoniacal. El método de coprecipitación tiene las ventajas de un método de proceso simple, un período de síntesis corto, un fácil control de las condiciones y un amplio rango de aplicación. Se pueden preparar diversas composiciones y tipos de LDH utilizando diferentes aniones y cationes.
2. Método hidrotermal
En general, el método hidrotermal no requiere un tratamiento a alta temperatura y puede controlar la estructura cristalina del producto para obtener LDH con una estructura en capas evidente. La mezcla se colocó en un autoclave y, a cierta temperatura, se realizaron reacciones estáticas de diferente duración para obtener LDH.
3. Método de intercambio de iones
El método de intercambio iónico consiste en intercambiar los aniones de la capa intermedia de las LDH existentes con otros aniones huéspedes para obtener un nuevo tipo de compuesto de LDH huésped. El número y tipo de aniones entre las capas se puede ajustar según las propiedades deseadas. El anión huésped, el medio de intercambio, el pH y el tiempo de reacción tienen una gran influencia en el proceso de intercambio iónico.
4. Método de recuperación de tostado
El método de recuperación del tostado se divide en dos pasos. Las LDH se calcinaron primero a alta temperatura, entre 500 y 800 °C, y la capa intermedia de CO32-, NO3- u otras moléculas de aniones orgánicos se pudieron eliminar después del proceso de calcinación. La estructura laminar colapsó para obtener Óxidos Dobles Laminados (LDO). Luego, de acuerdo con el efecto de memoria de LDO, absorbe aniones para reconstituirlos en LDH en solución acuosa. La ventaja del método de recuperación por calcinación es que la hidrotalcita aniónica deseada se puede obtener de manera específica y puede eliminar la competencia con los aniones orgánicos, mejorar la resistencia a los ácidos y aplicarse en un rango de pH más amplio. También se debe considerar que una temperatura de calcinación demasiado alta puede destruir la estructura en capas de la hidrotalcita. Además, se debe prestar atención a la concentración de medios aniónicos durante la recuperación.
La industria del carbonato de calcio es altamente competitiva, centrándose en el desarrollo de productos de alta gama como la modificación es la clave.
China es el mayor productor y consumidor de carbonato de calcio del mundo, con una producción y ventas anuales que representan más del 30% del total mundial. En 2020, el tamaño del mercado alcanzará los 7.000 millones de yuanes. Las áreas de producción se concentran principalmente en las provincias de Guangxi, Sichuan, Guangdong, Anhui, Jiangxi, Hunan, Henan, etc.
Aunque mi país es un gran productor de carbonato de calcio, pero limitado por recursos, tecnología, capital, sitio, control de costos, etc., muchas empresas tienen tecnología de producción atrasada, bajo nivel industrial, alto consumo de recursos, fuerte contaminación ambiental, bajo grado de conservación intensiva de la tierra y la energía, debido a la falta de talentos de alto nivel y la falta de capacidad de innovación independiente de las empresas, todavía no es un país fuerte en la producción de productos de carbonato de calcio.
Las empresas de carbonato de calcio deben cambiar el modo de formación de la cadena industrial, tomar el mercado como centro y cambiar el "modo homeopático de producción, suministro y comercialización" tradicional por "modo trans de comercialización, suministro y producción". Las empresas de producción de productos intermedios en la industria deben introducirse primero en la construcción, y luego la producción de polvo de carbonato de calcio debe planificarse de acuerdo con las necesidades de producción. Las empresas calificadas deben formar una cadena industrial internamente, de modo que los productos producidos estén interrelacionados, eliminando el exceso de capacidad y maximizando las ganancias.
La industria del carbonato de calcio debe centrarse en el desarrollo de alta gama, hacer un buen trabajo en la modificación del producto, enriquecer y mejorar el rendimiento del producto; promover el refinamiento del producto y el desarrollo especializado, centrarse en el control de la forma cristalina y proporcionar una base para el desarrollo posterior; hacer un buen trabajo en productos, equipos de producción y control de procesos. La mejora de la industria y la mejora de la mecanización a la automatización y la inteligencia; Para hacer un buen trabajo en los estándares grupales, los estándares nacionales originales ya no pueden representar el nivel avanzado de la industria, por lo que el desarrollo de estándares grupales conduce a aumentar las variedades de calcio específicas de la industria y mejorar la calidad del producto. La escala industrial de las empresas upstream y downstream continúa expandiéndose, y se forma inicialmente una cadena industrial completa de carbonato de calcio.
Desde la perspectiva de la competencia en el mercado, la competencia en la industria del carbonato de calcio de mi país es cada vez más feroz. Los fabricantes de carbonato de calcio a gran escala tienen altas tasas de producción y ventas, y el suministro de productos es escaso y han ampliado su capacidad de producción. Los pequeños y medianos fabricantes de carbonato de calcio enfrentan dificultades de supervivencia debido al alto consumo de energía, la pequeña escala y la mala estabilidad de la calidad, y existe la necesidad de una mayor integración en la industria. En el futuro, en el proceso de integración de la industria y mayor mejora de la concentración del mercado, los grandes fabricantes de carbonato de calcio lograrán un mejor desarrollo en virtud de sus ventajas en escala, tecnología, marca y calidad.
Efectos del tratamiento ultrafino y calcinante sobre el poder cubriente del caolín
La caolinita en medida de carbón es un mineral no metálico muy importante. El caolín obtenido por trituración, molienda y calcinación tiene una serie de excelentes propiedades y ha sido ampliamente utilizado en muchas industrias, especialmente en la industria de pinturas.
En la actualidad, el precio de los productos de caolín calcinado común es relativamente bajo, pero su aplicación en recubrimientos de alta calidad está limitada debido a su poder cubriente insatisfactorio. Se estudiaron los efectos de los tratamientos ultrafino y de calcinación sobre el poder cubriente del caolín, y los resultados mostraron que:
(1) Con el aumento del tamaño de las partículas, el poder cubriente del caolín calcinado aumenta gradualmente. La razón principal es que cuanto más finas son las partículas de caolín, mayor es el poder de cobertura.
(2) Cuando la temperatura de calcinación es superior a 850 °C, con el aumento de la temperatura de calcinación, las partículas finas se sinterizan para formar partículas más grandes, lo que reduce el poder de cobertura del caolín.
(3) El caolín a medida de carbón es triturado, molido y ultrafino, calcinado a 850 °C, y luego desintegrado y despolimerizado por segunda vez para obtener caolín calcinado con alto poder cubriente, que proporciona practicidad para la aplicación y profunda procesamiento de caolín a medida de carbón. base de referencia.
¿Cómo modificar la superficie del nano-óxido de zinc?
El óxido de nanozinc es un nuevo tipo de material químico inorgánico fino funcional. Debido a su pequeño tamaño de partícula y gran área de superficie específica, tiene propiedades físicas y químicas únicas en aspectos químicos, ópticos, biológicos y eléctricos. Es ampliamente utilizado en aditivos antibacterianos, catalizadores, caucho, tintes, tintas, recubrimientos, vidrio, cerámica piezoeléctrica, optoelectrónica y productos químicos diarios, etc., el desarrollo y la utilización de amplias perspectivas.
Sin embargo, debido a la gran área de superficie específica y la energía de superficie específica del óxido de nanozinc, la polaridad de la superficie es fuerte y es fácil de aglomerar; no es fácil de dispersar uniformemente en medios orgánicos, lo que limita en gran medida su nano-efecto. Por lo tanto, la dispersión y la modificación de la superficie del polvo de nanoóxido de zinc se ha convertido en un método de tratamiento necesario antes de aplicar los nanomateriales en la matriz.
1. Modificación del recubrimiento superficial de nano-óxido de zinc
Este es el principal método de modificación de la superficie de los rellenos o pigmentos inorgánicos en la actualidad. El surfactante se usa para cubrir la superficie de las partículas para dar nuevas propiedades a la superficie de las partículas. Los modificadores de superficie de uso común incluyen agente de acoplamiento de silano, agente de acoplamiento de titanato, ácido esteárico, silicona, etc.
2. Modificación mecanoquímica del óxido de nanozinc
Este es un método de uso de pulverización, fricción y otros métodos para activar la superficie de la partícula con estrés mecánico para cambiar su estructura cristalina superficial y su estructura fisicoquímica. En este método, la red molecular se desplaza, la energía interna aumenta y la superficie del polvo activo reacciona y se adhiere a otras sustancias bajo la acción de una fuerza externa, para lograr el propósito de modificar la superficie.
3. Modificación de la reacción de precipitación con óxido de nanozinc
El método utiliza sustancias orgánicas o inorgánicas para depositar una capa de recubrimiento sobre la superficie de las partículas para cambiar sus propiedades superficiales.
En la actualidad, se han logrado algunos avances en la tecnología de preparación de óxido de nanozinc y se han formado varios fabricantes industrializados en China. Sin embargo, no se ha prestado mucha atención a la tecnología de modificación de superficies y la tecnología de aplicación del óxido de nanozinc, y el desarrollo de su campo de aplicación se ha visto muy restringido. Por lo tanto, es necesario fortalecer la investigación sobre la modificación de la superficie y la aplicación de productos de nanoóxido de zinc, desarrollar productos de alto rendimiento y ampliar los campos de aplicación de los productos para satisfacer la demanda de productos de nanoóxido de zinc en diferentes campos.
El óxido de nanozinc es un nuevo tipo de material químico inorgánico fino funcional. Debido a su pequeño tamaño de partícula y gran área de superficie específica, tiene propiedades físicas y químicas únicas en aspectos químicos, ópticos, biológicos y eléctricos. Es ampliamente utilizado en aditivos antibacterianos, catalizadores, caucho, tintes, tintas, recubrimientos, vidrio, cerámica piezoeléctrica, optoelectrónica y productos químicos diarios, etc., el desarrollo y la utilización de amplias perspectivas.
Sin embargo, debido a la gran área de superficie específica y la energía de superficie específica del óxido de nanozinc, la polaridad de la superficie es fuerte y es fácil de aglomerar; no es fácil de dispersar uniformemente en medios orgánicos, lo que limita en gran medida su nano-efecto. Por lo tanto, la dispersión y la modificación de la superficie del polvo de nanoóxido de zinc se ha convertido en un método de tratamiento necesario antes de aplicar los nanomateriales en la matriz.
1. Modificación del recubrimiento superficial de nano-óxido de zinc
Este es el principal método de modificación de la superficie de los rellenos o pigmentos inorgánicos en la actualidad. El surfactante se usa para cubrir la superficie de las partículas para dar nuevas propiedades a la superficie de las partículas. Los modificadores de superficie de uso común incluyen agente de acoplamiento de silano, agente de acoplamiento de titanato, ácido esteárico, silicona, etc.
2. Modificación mecanoquímica del óxido de nanozinc
Este es un método de uso de pulverización, fricción y otros métodos para activar la superficie de la partícula con estrés mecánico para cambiar su estructura cristalina superficial y su estructura fisicoquímica. En este método, la red molecular se desplaza, la energía interna aumenta y la superficie del polvo activo reacciona y se adhiere a otras sustancias bajo la acción de una fuerza externa, para lograr el propósito de modificar la superficie.
3. Modificación de la reacción de precipitación con óxido de nanozinc
El método utiliza sustancias orgánicas o inorgánicas para depositar una capa de recubrimiento sobre la superficie de las partículas para cambiar sus propiedades superficiales.
En la actualidad, se han logrado algunos avances en la tecnología de preparación de óxido de nanozinc y se han formado varios fabricantes industrializados en China. Sin embargo, no se ha prestado mucha atención a la tecnología de modificación de superficies y la tecnología de aplicación del óxido de nanozinc, y el desarrollo de su campo de aplicación se ha visto muy restringido. Por lo tanto, es necesario fortalecer la investigación sobre la modificación de la superficie y la aplicación de productos de nanoóxido de zinc, desarrollar productos de alto rendimiento y ampliar los campos de aplicación de los productos para satisfacer la demanda de productos de nanoóxido de zinc en diferentes campos.
Aplicación de 7 categorías de materiales nano-polvo en caucho de silicona líquida
El caucho de silicona líquida se compone principalmente de polímeros básicos, rellenos de refuerzo, agentes de reticulación y varios auxiliares en cierta proporción para preparar un caucho base con autonivelación y tixotropía, y luego mezclarlo con aire a temperatura ambiente o en condiciones de calentamiento. Elastómeros formados por contacto con la humedad en o con agentes reticulantes.
Debido a que las propiedades físicas y mecánicas del caucho de silicona líquida pura son muy malas, generalmente es necesario reforzarlo y modificarlo para satisfacer las necesidades de las aplicaciones prácticas. Entre ellos, agregar rellenos de refuerzo es, sin duda, el método más conciso y conveniente. Los nanorrellenos comúnmente utilizados son nanosílice, nanocarbonato de calcio, montmorillonita orgánica, nanotubos de carbono y grafeno, nanoóxido de zinc, nanodióxido de titanio, carburo de silicio, óxido de aluminio y nanoalambres de plata.
1. Nano sílice
Los métodos de síntesis de nano-sílice se basan principalmente en el método de fase gaseosa y el método de precipitación. La nanosílice preparada por el método de fase gaseosa tiene pocos grupos hidroxilo superficiales, tamaño de partícula uniforme y buena dispersabilidad. Zhu Zhimin et al. usó sílice pirogénica como relleno de refuerzo y descubrió que después de agregar 10 partes de sílice, las propiedades físicas y mecánicas del caucho de silicona líquida mejoraron significativamente, y la dureza Shore A, la resistencia a la tracción y la resistencia al corte podrían alcanzar 40, respectivamente. , 1,6 MPa, 1,4 MPa; no hay cambios significativos en la resistencia al corte después del envejecimiento.
Debido al mayor costo de la sílice pirógena, la sílice precipitada de menor costo es de interés. El contenido de agua de la sílice precipitada es mayor y el número de hidroxilo superficial es mucho mayor que el de la sílice pirogénica, lo que hace que la actividad superficial de la sílice precipitada sea muy alta y es fácil de aglomerar, lo que no favorece la dispersión. en la matriz de caucho. Para solucionar este problema, se suelen utilizar métodos físicos o químicos para modificar su superficie para evitar la aparición de aglomeraciones y mejorar su dispersabilidad.
2. Nanocarbonato de calcio
El carbonato de calcio nano tiene las ventajas de un tamaño de partícula pequeño, un área de superficie específica alta, una actividad de superficie alta, una gran cantidad de relleno y un procesamiento conveniente. El carbonato de calcio nano se usa ampliamente en el caucho de silicona líquida como un relleno de refuerzo común.
3. Montmorillonita orgánica (OMMT)
La montmorillonita (MMT) es un silicato en capas típico y es un relleno de refuerzo relativamente común en la industria del caucho. Para mejorar la compatibilidad de MMT con el caucho de silicona, generalmente se modifica orgánicamente para obtener OMMT. El estudio encontró que OMMT se puede dispersar bien en la matriz de caucho de silicona, lo que mejora en gran medida las propiedades físicas y mecánicas del caucho de silicona.
4. Nanotubos de carbono (CNT)
Debido a la gran relación de aspecto, el alto módulo, la tenacidad extremadamente alta y la baja densidad de los CNT, siempre han llamado la atención, por lo que la investigación de los CNT en el campo del refuerzo de caucho de silicona líquida se ha vuelto cada vez más extensa.
5. Grafeno
El grafeno es un tipo de nanomaterial bidimensional con disposición reticular hexagonal formada por hibridación de átomos de carbono sp2. Posee excelentes propiedades eléctricas, térmicas y físico-mecánicas, rendimiento estable, fuentes amplias y preparación sencilla. , es un relleno funcional muy ideal.
6. Nanoóxido de zinc
ZnO es un activador de vulcanización de uso común en la industria del caucho y también se puede usar como relleno para mejorar las propiedades físicas y mecánicas y la conductividad térmica de los materiales.
En teoría, reducir el tamaño de partícula de ZnO y aumentar el área de superficie específica es beneficioso para mejorar la reactividad, por lo que el nano-ZnO se puede usar como un relleno de refuerzo funcional para el caucho de silicona líquida. Además, ZnO también es un buen agente de protección UV con propiedades antienvejecimiento. El ZnO modificado también puede impartir nuevas propiedades al caucho de silicona, como las propiedades de autolimpieza.
7. Dióxido de titanio nano
El dióxido de nanotitanio tiene las características de menos defectos en la superficie, más átomos desapareados y una gran área de superficie específica. Cuando se utiliza para fortalecer el caucho, es propenso a la unión física o química y aumenta los sitios de reticulación, lo que es beneficioso para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales de caucho. Después de ser sometido a una fuerza externa en el campo de tensión, el dióxido de nano-titanio produce una deformación de microdominio en la matriz para absorber energía, y el material de caucho exhibe una buena resistencia a la radiación.
Otros rellenos de refuerzo funcionales Además de los rellenos nanorreforzados funcionales mencionados anteriormente, existen muchos otros tipos de rellenos de refuerzo, como carburo de silicio, alúmina, alambres de nanoplata, etc. Estos rellenos de refuerzo no solo pueden mejorar de manera efectiva la Propiedades del caucho de silicona líquida. Las propiedades mecánicas también pueden impartir algunas propiedades especiales.
Preparación de carbonato de calcio esférico por reacción de hipergravedad, cristalización y carbonización.
Las formas comunes de carbonato de calcio incluyen principalmente forma irregular, forma de huso, forma esférica, forma de escamas y forma de cubo, etc. Las diferentes formas de carbonato de calcio tienen diferentes campos de aplicación y funciones. , solubilidad y gran área de superficie específica, etc., tienen importantes aplicaciones en los campos de la fabricación de plásticos, caucho, alimentos y papel.
En la actualidad, los principales métodos de preparación de carbonato de calcio esférico son el método de metátesis y el método de carbonización. Aunque el método de metátesis puede producir carbonato de calcio esférico con morfología regular y buena dispersión, las materias primas de este método son caras y se introducirá una gran cantidad de iones de impurezas, lo que no es adecuado para la producción industrial. El método de carbonización es el método más utilizado en la industria. El método de carbonización tradicional se divide principalmente en el método de carbonización intermitente y el método de carbonización por pulverización continua. Aunque el método de carbonización tiene un bajo costo y se puede producir a gran escala, el método de carbonización tradicional para preparar carbonato de calcio esférico tiene problemas tales como una distribución irregular del tamaño de las partículas y una baja eficiencia de producción.
El método de cristalización por reacción de hipergravedad es un nuevo método para preparar nanomateriales, y su esencia es generar una gran fuerza centrífuga a través de la rotación de alta velocidad, simulando el entorno del campo de hipergravedad. El rotor de empaque giratorio de alta velocidad en el reactor de hipergravedad convierte el líquido en filamentos, gotitas o películas líquidas, y el área superficial específica del líquido aumenta considerablemente. 1 a 3 órdenes de magnitud, los procesos de micromezclado y transferencia de masa se mejoran considerablemente, por lo que el tiempo de reacción es más corto que el método de carbonización tradicional, y el producto tiene las ventajas de tamaño de partícula pequeño, distribución de tamaño de partícula estrecha, alta pureza del producto , y morfología más regular. . Los reactores de hipergravedad se utilizan ampliamente en la preparación de nanomateriales debido a sus buenos efectos de micromezclado y transferencia de masa.
El carbonato de calcio esférico se cultiva a partir de vaterita en la mayoría de los casos, pero la vaterita, como forma de cristal termodinámicamente inestable, es difícil de existir de manera estable en un ambiente húmedo y una solución acuosa, y requiere algunos métodos especiales para obtenerla de manera estable. La investigación muestra que la introducción de NH4+ durante la reacción de carbonización no solo puede inhibir la formación de calcita durante el proceso de cristalización y facilitar la transformación de la forma cristalina de carbonato de calcio en vaterita, sino que también la atmósfera de NH4+ puede hacer que la vaterita generada existen de manera estable en la solución.
A diferencia del NH4+, los aminoácidos ácidos se disociarán en solución y se combinarán con Ca2+ para formar una plantilla de cristal semilla. Bajo la influencia de la plantilla de cristal semilla, el carbonato de calcio resultante también aparecerá en fase de cristal metaestable y el aminoácido adecuado. La introducción generará funciones específicas y modificará la morfología durante la cristalización del carbonato de calcio.
Utilizando ácido glutámico y cloruro de amonio de bajo costo como aditivos, se estudió la preparación controlable de carbonato de calcio esférico en un campo de hipergravedad, y se investigaron los efectos de los dos aditivos en la síntesis de carbonato de calcio. Los resultados mostraron que:
(1) Utilizando el método de cristalización y carbonización de la reacción de hipergravedad, el tamaño de partícula se puede obtener en las condiciones óptimas en las que se agregan ácido L-glutámico y cloruro de amonio al 4 % y al 20 % de hidróxido de calcio, respectivamente, y el factor de hipergravedad es 161,0. Carbonato de calcio de vaterita pura con alta esfericidad de aproximadamente 500 nm.
(2) Antes de que comience la reacción, el ácido L-glutámico y los iones de calcio en la solución forman una plantilla que afecta la nucleación y el crecimiento del carbonato de calcio, y el abundante NH4+ en la solución durante la reacción proporciona un buen ambiente para la formación de vaterita, el corte de alta velocidad del líquido por el reactor de hipergravedad evita la posibilidad de un recubrimiento excesivo de materias primas de hidróxido de calcio y realiza la preparación controlable de carbonato de calcio esférico.