6 Jenis Flame Retardants Yang Biasa Digunakan Dalam Polypropylene
Sebagai salah satu dari lima plastik serba guna, polypropylene (PP) banyak digunakan di semua lapisan masyarakat. Namun, karakteristik PP yang mudah terbakar juga membatasi ruang aplikasinya dan menghambat pengembangan bahan PP lebih lanjut. Oleh karena itu, flame retardancy dari PP Modifikasi selalu menjadi fokus perhatian.
Flame retardant adalah booster untuk bahan sintetis polimer. Penggunaan bahan tahan api dapat digunakan untuk bahan polimer tahan api, untuk menghindari pembakaran bahan dan mencegah penyebaran api, dan mempromosikan bahan sintetis untuk memiliki penekanan asap, pemadaman sendiri dan penghambat api. Saat ini, penghambat api yang umum digunakan untuk polipropilena terutama meliputi penghambat api hidroksida logam, penghambat api berbasis boron, penghambat api berbasis silikon, penghambat api berbasis fosfor, penghambat api berbasis nitrogen, dan penghambat api intumescent.
1. Tahan api hidroksida logam
Karbon aktif dalam penghambat api hidroksida logam memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan kaya akan gugus fungsi, yang dapat dikombinasikan dengan baik dengan gugus hidroksil pada partikel natrium magnesium hidroksida, secara efektif melemahkan polaritas permukaan magnesium hidroksida dan mengurangi kemunculannya . Kemungkinan aglomerasi meningkatkan kompatibilitas natrium magnesium hidroksida dengan matriks PP, sehingga sifat tahan api bahan ditingkatkan.
2. Boron tahan api
Dalam komposit PP/BN@MGO, karena struktur pelapis dan modifikasi alkilasi dari penghambat api BN@MGO, efisiensi penyambungan rantai alkilnya tinggi, dan elemen karbon dapat diperkaya pada permukaan pengisi, yang secara signifikan meningkatkan Afinitas antara penghambat api BN@MGO dan badan PP memungkinkannya terdistribusi secara merata dalam matriks PP.
3. Tahan api silikon
HNTs-Si dalam penghambat api berbasis silikon dapat mempertahankan struktur tubular asli dalam kisaran suhu tinggi, dan dapat memutar dengan rantai PP yang terdegradasi secara termal untuk membentuk lapisan karbon padat "berserat", yang secara efektif menghambat pembakaran PP. Perpindahan panas, massa dan asap.
4. Fosfor tahan api
Dalam penghambat api berbasis fosfor, sorbitol memiliki sejumlah besar gugus hidroksil, yang mudah membentuk lapisan terkarbonisasi selama pembakaran, sementara amonium polifosfat terurai ketika dipanaskan untuk menghasilkan senyawa asam fosfat, yang selanjutnya meningkatkan karbonisasi sorbitol, dan pembentukan lapisan karbon tertunda. Penyebaran panas, dan isolasi oksigen, meningkatkan sifat tahan api material.
5. Tahan api nitrogen
MPP akan menghasilkan gas yang tidak mudah terbakar (termasuk NH3, NO dan H2O) dan beberapa zat yang mengandung fosfor selama pembakaran, sementara AP dapat melepaskan gas aluminium fosfat Al2 (HPO4) 3 dan fosfin (PH3) pada suhu tinggi, gas ini tidak hanya dapat mencairkan gas yang mudah terbakar di udara, dan juga dapat bertindak sebagai pelindung gas di permukaan material, sehingga mengurangi pembakaran.
6. Tahan api intumescent
NiCo2O4 memiliki keunggulan morfologi yang dapat dikontrol, luas permukaan spesifik yang besar, banyak situs aktif, dan metode preparasi yang sederhana dan beragam. Sebagai senyawa berbasis nikel, NiCo2O4 memiliki kemampuan katalitik karbon yang sangat baik, yang tidak hanya mengurangi produk pembakaran dan meningkatkan ketahanan api.
Pengaruh Kandungan Silicon Micropowder pada Sifat Castable Epoxy untuk Isolasi Listrik
Castable isolasi epoksi adalah campuran resin cair atau kental yang dapat dipolimerisasi yang dicampur dengan resin, bahan pengawet, pengisi, dll. Pada suhu penuangan, castable memiliki karakteristik fluiditas yang baik, bahan yang kurang mudah menguap, pengawetan cepat, dan penyusutan kecil setelah pengawetan, pemasangan dan isolasi dan fungsi lainnya dalam satu produk isolasi.
Micropowder silikon adalah salah satu komponen penting dari isolasi castables, dan memiliki peran yang tak tergantikan dalam mengurangi penyusutan, mengurangi biaya, dan meningkatkan kinerja.
Saat ini, produsen isolator berusaha meningkatkan proporsi konten pengisi sebanyak mungkin untuk mengurangi biaya. Isolator dengan kandungan pengisi yang terlalu tinggi akan sangat mengurangi kinerja insulasi, sifat mekanik, dan masa pakainya, yang akan sangat mempengaruhi operasi sistem tenaga yang aman dan andal; bagian isolasi dengan konten pengisi yang terlalu rendah juga akan mengurangi kinerjanya secara keseluruhan. Produsen resin epoksi belum membuat peraturan yang masuk akal tentang rasio penambahan pengisi, yang telah membawa kebingungan besar bagi produsen isolasi epoksi.
Menggunakan resin epoksi bisphenol A cair sebagai bahan dasar, methyltetrahydrophthalic anhydride sebagai bahan pengawet, BDMA sebagai akselerator, bubuk silikon aktif 400-mesh sebagai pengisi, sesuai dengan rasio pengisi yang berbeda, proses APG digunakan untuk menyiapkan strip uji. Efek dari jumlah yang berbeda dari silikon micropowder pada kekuatan mekanik, sifat dielektrik, ketahanan korosi larutan dan penyerapan air dari epoksi castables diselidiki. Hasilnya menunjukkan bahwa:
(1) Dengan bertambahnya kandungan pengisi dalam sistem resin epoksi, konstanta dielektrik dan kehilangan dielektrik dari blok sampel umumnya cenderung meningkat.
(2) Ketika kandungan pengisi rendah, dengan peningkatan proporsi, ketahanan terhadap jejak kebocoran meningkat. Ketika konten pengisi mencapai 69,42%, ketahanan terhadap jejak kebocoran mencapai maksimum; setelah itu, dengan peningkatan lebih lanjut dari pengisi, ketahanan terhadap jejak kebocoran meningkat. Itu mulai memburuk lagi.
(3) Ketika kandungan filler meningkat menjadi 67,26%, ketahanan korosi alkali mulai menurun secara signifikan.
(4) Sifat mekanik sampel awalnya meningkat dengan meningkatnya kandungan filler, dan ketika kandungan filler meningkat menjadi 69,42%, sifat mekanik mulai berfluktuasi.
(5) Meskipun konten pengisi meningkat, dapat mengurangi tingkat penyusutan casting, meningkatkan konduktivitas termal dan kekakuan, meningkatkan ketahanan retak, dan mengurangi biaya produksi, tetapi konten pengisi yang terlalu tinggi tidak hanya akan memperburuk proses, tetapi juga akan mengurangi kinerja insulasi, stabilitas mekanik dan ketahanan korosi produk. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan kinerja yang komprehensif, kisaran kandungan optimum bubuk mikro silikon adalah 63% hingga 67%.
Aplikasi dan kemajuan penelitian tahan api hidroksida dalam polietilen
Polyethylene (PE) adalah resin termoplastik yang diperoleh dengan polimerisasi monomer etilen. Ini memiliki ketahanan dingin yang baik, kekuatan mekanik yang baik dan sifat dielektrik. Ini banyak digunakan dalam kabel, film, pipa, kemasan, wadah, peralatan medis dan produk lainnya. Tetapi indeks oksigen PE adalah 17,4%, yang merupakan bahan yang mudah terbakar. Bahan PE memiliki kecepatan pembakaran yang cepat, sejumlah besar panas/asap, dan mudah meleleh dan jatuh saat terbakar, yang merupakan ancaman besar bagi keselamatan jiwa dan harta benda, dan membatasi penggunaan dan pengembangan polietilen. Oleh karena itu, sangat penting untuk melakukan modifikasi tahan api.
Tahan api hidroksida logam terutama aluminium hidroksida dan magnesium hidroksida. Flame retardants magnesium-aluminium memiliki stabilitas yang baik, tidak beracun, dan menghasilkan asap yang rendah. Selama proses pembakaran, uap air akan dilepaskan untuk mengencerkan gas yang mudah terbakar, menghilangkan sebagian panas, menghambat pembakaran, dan menghasilkan efek tahan api. Tahan api aluminium-magnesium dapat memperpanjang waktu pengapian dan mengurangi laju pelepasan panas. Kompatibilitas magnesium hidroksida dengan PE buruk dan efisiensi tahan api rendah. Dibutuhkan sejumlah besar penambahan untuk meningkatkan kinerja tahan api, dan sejumlah besar penambahan akan mengurangi pemrosesan bahan komposit. jenis kelamin dan sifat mekanik.
Magnesium hidroksida dimodifikasi permukaannya dengan natrium stearat dan polietilen glikol sebagai pengubah, dan komposit tahan api polietilen densitas tinggi disiapkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika jumlah penambahan magnesium hidroksida termodifikasi adalah 30%, kekuatan tarik material komposit HDPE/magnesium hidroksida adalah 12,3MPa, magnesium hidroksida memiliki kompatibilitas yang baik dengan HDPE, dan indeks oksigen pembatas meningkat menjadi 24,6% , kinerja tahan api kurang meningkat.
Hidroksida ganda berlapis akan melepaskan CO2 dan H2O ketika terurai, mengencerkan dan memblokir oksigen, sehingga memiliki efek tahan api yang baik dan dapat menggantikan penghambat api yang mengandung halogen dan fosfor.
Komposit tahan api aluminium hidroksida/Mg-Fe-LDH/HDPE dibuat dengan aluminium hidroksida dan magnesium besi hidroksida ganda (Mg-FeLDH) buatan sendiri sebagai penghambat api. Studi ini menemukan bahwa aluminium hidroksida dan Mg-Fe-LDH dapat secara efektif menghambat pelepasan CO dan pelepasan panas selama pembakaran bahan komposit (HDPE1, HDPE2, HDPE3), membuat HDPE sulit menyala. Ketika jumlah total penghambat api adalah 40% (2% dari Mg-Fe-LDH, HDPE2), komposit HDPE memiliki sifat tahan api yang baik.
Komposit HDPE dibuat dengan aluminium hidroksida, vermikulit yang diperluas dan antimon trioksida sebagai penghambat api. Studi ini menemukan bahwa ketika rasio aluminium hidroksida / vermikulit yang diperluas adalah 3:2, sifat mekanik material komposit lebih baik, dan kinerja penekanan asap dan penghambat api mencapai tingkat FV-0. Ketika jumlah total aluminium hidroksida dan vermikulit yang diperluas adalah 50%, indeks oksigen pembatas pertama-tama meningkat dan kemudian menurun dengan meningkatnya aluminium hidroksida, dan rasio optimumnya adalah 3∶2.
Efek magnesium hidroksida dan seng borat pada sifat tahan api dari polietilen densitas rendah linier dan kopolimer etilen etil akrilat dipelajari. Ditemukan bahwa dengan peningkatan rasio magnesium hidroksida dan seng borat, kinerja tahan api dari bahan komposit meningkat. Ketika jumlah penambahan magnesium hidroksida adalah 65%, kinerja tahan api adalah yang terbaik, mencapai tingkat UL94V-0.
Pengaruh magnesium hidroksida pada sifat tahan api polietilen densitas rendah linier dipelajari. Ketika dosis magnesium hidroksida mencapai 70%, indeks oksigen pembatas mencapai 31,4%, yaitu sekitar 71% lebih tinggi dari bahan murni, dan uji pembakaran vertikal mencapai tingkat V-0.
Tahan api hidroksida logam aman, ramah lingkungan dan murah. Ketika digunakan sendiri, efek tahan api tidak baik, dan sejumlah besar penambahan diperlukan untuk meningkatkan kinerja bahan tahan api, tetapi ketika sejumlah besar ditambahkan, sifat mekanik akan berkurang. Oleh karena itu, arah penelitian hidroksida tahan api untuk mempelajari modifikasi permukaan dan menggunakannya dalam kombinasi dengan penghambat api nitrogen dan fosfor untuk meningkatkan kinerja penghambat api dan mengurangi jumlah penambahan.
Bagaimana cara memodifikasi permukaan nano-seng oksida?
Nano-seng oksida adalah jenis baru dari bahan kimia anorganik halus fungsional. Karena ukuran partikelnya yang kecil dan luas permukaan spesifik yang besar, ia memiliki sifat fisik dan kimia yang unik dalam aspek kimia, optik, biologi, dan listrik. Ini banyak digunakan dalam aditif antibakteri, katalis, karet, pewarna, tinta, pelapis, kaca, keramik piezoelektrik, optoelektronik dan bahan kimia sehari-hari, dll., Pengembangan dan pemanfaatan prospek yang luas.
Namun, karena luas permukaan spesifik yang besar dan energi permukaan spesifik nano-seng oksida, polaritas permukaannya kuat, dan mudah menggumpal; tidak mudah untuk menyebar secara seragam dalam media organik, yang sangat membatasi efek nanonya. Oleh karena itu, dispersi dan modifikasi permukaan serbuk nano-seng oksida telah menjadi metode perawatan yang diperlukan sebelum bahan nano diterapkan dalam matriks.
1. Modifikasi pelapisan permukaan nano-seng oksida
Ini adalah metode modifikasi permukaan utama dari pengisi atau pigmen anorganik saat ini. Surfaktan digunakan untuk menutupi permukaan partikel untuk memberikan sifat baru pada permukaan partikel. Pengubah permukaan yang umum digunakan termasuk agen kopling silan, agen kopling titanat, asam stearat, silikon, dll.
Wang Guohong dkk. menggunakan natrium laurat untuk memodifikasi permukaan nano-seng oksida. Pada kondisi jumlah natrium sitrat 15%, nilai pH 6, dan waktu modifikasi 1,5 jam, lipofilisitas nano-seng oksida yang dimodifikasi ditingkatkan. Tingkat kimia mencapai 79,2%, dan dapat terdispersi dengan baik dalam metanol dan xilena. Zhuang Tao dkk. menggunakan agen kopling titanat untuk memodifikasi permukaan nano-seng oksida. Ketika jumlah titanat 3%, suhu 30°C, dan waktu pengadukan 90 menit, indeks aktivasi nano-seng oksida bisa mencapai 99,83%. Ketika nano-seng oksida yang dimodifikasi diterapkan pada karet alam, tst dan t90 keduanya diperpanjang, dan kekuatan tarik, perpanjangan putus, dan fleksibilitas lentur semuanya ditingkatkan.
2. Modifikasi mekanika nano-seng oksida
Ini adalah metode menggunakan penghancuran, gesekan dan metode lain untuk mengaktifkan permukaan partikel dengan tekanan mekanis untuk mengubah struktur kristal permukaan dan struktur fisikokimia. Dalam metode ini, kisi molekul dipindahkan, energi internal meningkat, dan permukaan bubuk aktif bereaksi dan menempel pada zat lain di bawah aksi gaya eksternal, sehingga mencapai tujuan modifikasi permukaan.
Molekul asam stearat secara kimiawi terikat pada permukaan seng oksida, struktur kristal seng oksida sebelum dan sesudah modifikasi adalah sama, aglomerasi partikelnya berkurang, dan ukuran partikel sekunder berkurang secara signifikan. Dengan mengukur indeks aktivasi dan lipofilisitas sampel yang dimodifikasi, jumlah pengubah yang optimal adalah 10% dari massa seng oksida. Permukaan seng oksida bersifat lipofilik dan hidrofobik, dan memiliki kinerja dispersi yang baik dalam pelarut organik.
3. Modifikasi reaksi pengendapan nano-seng oksida
Metode ini menggunakan zat organik atau anorganik untuk menyimpan lapisan pelapis pada permukaan partikel untuk mengubah sifat permukaannya.
Saat ini, beberapa terobosan telah dibuat dalam teknologi persiapan nano-seng oksida, dan beberapa produsen industri telah dibentuk di Cina. Namun, teknologi modifikasi permukaan dan teknologi aplikasi nano-seng oksida belum banyak diperhatikan, dan pengembangan bidang aplikasinya sangat dibatasi. Oleh karena itu, perlu memperkuat penelitian tentang modifikasi permukaan dan aplikasi produk nano-seng oksida, mengembangkan produk berkinerja tinggi, dan memperluas bidang aplikasi produk untuk memenuhi permintaan produk nano-seng oksida di berbagai bidang.
Empat teknologi modifikasi utama hidrotalsit
Hydrotalcite (Layered Double Hydroxides, LDHs) adalah bahan fungsional pembawa anorganik berlapis, anion interlayer dapat ditukar, dan jumlah dan jenisnya dapat disesuaikan secara strategis sesuai dengan kebutuhan aktual. Karakteristik denaturasi merdu dari komposisi dan struktur LDH ini menjadikannya salah satu bahan dengan potensi penelitian dan prospek aplikasi di bidang katalisis industri, fotoelektrokimia, pelepasan obat, modifikasi plastik, dan pengolahan air limbah.
Karena LDH adalah zat anorganik yang sangat hidrofilik, dan jarak antar lapisan struktur pipih kecil, kompatibilitas dengan polimer buruk, dan dispersi skala nano LDH tidak mudah dicapai. Selain itu, kemampuan pertukaran anion antara lapisan LDH membuat LDH yang dimodifikasi memiliki sifat fungsional yang spesifik. Oleh karena itu, LDH perlu dimodifikasi untuk meningkatkan sifat antarmuka dan memperluas jangkauan aplikasi.
Ada banyak metode modifikasi untuk LDH, dan metode yang sesuai dapat dipilih sesuai dengan sifat yang diperlukan dan bidang aplikasi bahan sintetis. Di antara mereka, metode yang paling umum digunakan terutama meliputi metode kopresipitasi, metode sintesis hidrotermal, metode pertukaran ion dan metode pemulihan pemanggangan.
1. Metode co-presipitasi
Co-presipitasi adalah metode yang paling umum digunakan untuk sintesis LDHs. Tambahkan larutan air campuran yang mengandung proporsi tertentu dari kation logam divalen dan trivalen ke dalam larutan basa, kontrol nilai pH sistem, pertahankan suhu tertentu, bereaksi di bawah pengadukan yang konstan dan cepat sampai larutan mengendap, dan terus menua endapan selama beberapa waktu, dan kemudian disaring, dicuci dan dikeringkan untuk mendapatkan padatan LDH. Biasanya nitrat, klorida, sulfat dan karbonat dapat digunakan sebagai garam logam, dan alkali yang umum digunakan dapat dipilih dari natrium hidroksida, kalium hidroksida dan air amonia. Metode kopresipitasi memiliki keunggulan metode proses yang sederhana, periode sintesis yang singkat, kontrol kondisi yang mudah, dan jangkauan aplikasi yang luas. Berbagai komposisi dan jenis LDH dapat dibuat dengan menggunakan anion dan kation yang berbeda.
2. Metode hidrotermal
Secara umum, metode hidrotermal tidak memerlukan perlakuan suhu tinggi, dan dapat mengontrol struktur kristal produk untuk mendapatkan LDH dengan struktur berlapis yang jelas. Campuran ditempatkan dalam autoklaf, dan pada suhu tertentu, reaksi statis dengan durasi yang berbeda dilakukan untuk mendapatkan LDH.
3. Metode pertukaran ion
Metode pertukaran ion adalah dengan menukar anion antar lapisan LDH yang ada dengan anion tamu lain untuk mendapatkan senyawa LDH tamu jenis baru. Jumlah dan jenis anion antar lapisan dapat diatur sesuai dengan sifat yang diinginkan. Anion tamu, media pertukaran, pH dan waktu reaksi semuanya memiliki pengaruh besar pada proses pertukaran ion.
4. Metode pemulihan memanggang
Metode pemulihan pemanggangan dibagi menjadi dua langkah. LDH pertama kali dikalsinasi pada suhu tinggi pada 500-800 °C, dan interlayer CO32−, NO3− atau molekul anion organik lainnya dapat dihilangkan setelah proses kalsinasi. Struktur pipih runtuh untuk mendapatkan Oksida Ganda Berlapis (LDO). Kemudian, menurut efek memori LDO, ia menyerap anion untuk menyusun kembali menjadi LDH dalam larutan berair. Keuntungan dari metode pemulihan kalsinasi adalah bahwa hidrotalsit anionik yang diinginkan dapat diperoleh dengan cara yang ditargetkan, dan dapat menghilangkan persaingan dengan anion organik, meningkatkan ketahanan asam, dan diterapkan dalam kisaran pH yang lebih luas. Juga harus dipertimbangkan bahwa suhu kalsinasi yang terlalu tinggi dapat merusak struktur berlapis hidrotalsit. Selain itu, perhatian harus diberikan pada konsentrasi media anionik selama pemulihan.
Industri kalsium karbonat sangat kompetitif, berfokus pada pengembangan produk kelas atas seperti modifikasi adalah kuncinya
Cina adalah produsen dan konsumen kalsium karbonat terbesar di dunia, dengan produksi dan penjualan tahunan mencapai lebih dari 30% dari total dunia. Pada tahun 2020, ukuran pasar akan mencapai 7 miliar yuan. Area produksi terutama terkonsentrasi di provinsi Guangxi, Sichuan, Guangdong, Anhui, Jiangxi, Hunan, Henan, dll.
Meskipun negara saya adalah produsen besar kalsium karbonat, tetapi dibatasi oleh sumber daya, teknologi, modal, lokasi, pengendalian biaya, dll., Banyak perusahaan memiliki teknologi produksi terbelakang, tingkat industri rendah, konsumsi sumber daya tinggi, pencemaran lingkungan yang parah, tingkat produksi yang rendah. konservasi lahan dan energi yang intensif, Karena kurangnya talenta kelas atas dan kurangnya kemampuan inovasi independen dari perusahaan, negara ini masih bukan negara yang kuat dalam produksi produk kalsium karbonat.
Perusahaan kalsium karbonat harus mengubah mode pembentukan rantai industri, menjadikan pasar sebagai pusatnya, dan mengubah "mode homeopati produksi, pasokan, dan pemasaran" tradisional menjadi "mode trans pemasaran, pasokan, dan produksi". Perusahaan produksi produk hilir di industri harus diperkenalkan terlebih dahulu ke dalam konstruksi, dan kemudian produksi bubuk kalsium karbonat harus direncanakan sesuai dengan kebutuhan produksi. Perusahaan yang berkualitas harus membentuk rantai industri secara internal, sehingga produk yang dihasilkan saling terkait, menghilangkan kelebihan kapasitas dan memaksimalkan keuntungan.
Industri kalsium karbonat harus fokus pada pengembangan kelas atas, melakukan pekerjaan yang baik dalam modifikasi produk, memperkaya dan meningkatkan kinerja produk; mempromosikan penyempurnaan produk dan pengembangan khusus, fokus pada kontrol bentuk kristal, dan memberikan landasan untuk pengembangan hilir; melakukan pekerjaan dengan baik dalam produk, peralatan produksi, dan kontrol proses. Peningkatan industri dan peningkatan mekanisasi ke otomatisasi dan kecerdasan; untuk melakukan pekerjaan dengan baik dalam standar kelompok, standar nasional asli tidak dapat lagi mewakili tingkat industri yang maju, sehingga pengembangan standar kelompok kondusif untuk meningkatkan varietas kalsium spesifik industri dan meningkatkan kualitas produk. Skala industri perusahaan hulu dan hilir terus berkembang, dan rantai industri kalsium karbonat lengkap pada awalnya terbentuk.
Dari sisi persaingan pasar, persaingan industri kalsium karbonat di negara saya semakin ketat. Produsen kalsium karbonat skala besar memiliki tingkat produksi dan penjualan yang tinggi, dan pasokan produk terbatas, dan mereka telah memperluas kapasitas produksinya. Produsen kalsium karbonat kecil dan menengah menghadapi kesulitan bertahan hidup karena konsumsi energi yang tinggi, skala kecil, dan stabilitas kualitas yang buruk, dan ada kebutuhan untuk integrasi lebih lanjut dalam industri. Di masa depan, dalam proses integrasi industri dan peningkatan konsentrasi pasar lebih lanjut, produsen kalsium karbonat besar akan mencapai perkembangan yang lebih baik berdasarkan keunggulan mereka dalam skala, teknologi, merek, dan kualitas.
Bagaimana cara memodifikasi permukaan nano-seng oksida?
Nano-seng oksida adalah jenis baru dari bahan kimia anorganik halus fungsional. Karena ukuran partikelnya yang kecil dan luas permukaan spesifik yang besar, ia memiliki sifat fisik dan kimia yang unik dalam aspek kimia, optik, biologi, dan listrik. Ini banyak digunakan dalam aditif antibakteri, katalis, karet, pewarna, tinta, pelapis, kaca, keramik piezoelektrik, optoelektronik dan bahan kimia sehari-hari, dll., Pengembangan dan pemanfaatan prospek yang luas.
Namun, karena luas permukaan spesifik yang besar dan energi permukaan spesifik nano-seng oksida, polaritas permukaannya kuat, dan mudah menggumpal; tidak mudah untuk menyebar secara seragam dalam media organik, yang sangat membatasi efek nanonya. Oleh karena itu, dispersi dan modifikasi permukaan serbuk nano-seng oksida telah menjadi metode perawatan yang diperlukan sebelum bahan nano diterapkan dalam matriks.
1. Modifikasi pelapisan permukaan nano-seng oksida
Ini adalah metode modifikasi permukaan utama dari pengisi atau pigmen anorganik saat ini. Surfaktan digunakan untuk menutupi permukaan partikel untuk memberikan sifat baru pada permukaan partikel. Pengubah permukaan yang umum digunakan termasuk agen kopling silan, agen kopling titanat, asam stearat, silikon, dll.
2. Modifikasi mekanika nano-seng oksida
Ini adalah metode menggunakan penghancuran, gesekan dan metode lain untuk mengaktifkan permukaan partikel dengan tekanan mekanis untuk mengubah struktur kristal permukaan dan struktur fisikokimia. Dalam metode ini, kisi molekul dipindahkan, energi internal meningkat, dan permukaan bubuk aktif bereaksi dan menempel pada zat lain di bawah aksi gaya eksternal, sehingga mencapai tujuan modifikasi permukaan.
3. Modifikasi reaksi pengendapan nano-seng oksida
Metode ini menggunakan zat organik atau anorganik untuk menyimpan lapisan pelapis pada permukaan partikel untuk mengubah sifat permukaannya.
Saat ini, beberapa terobosan telah dibuat dalam teknologi persiapan nano-seng oksida, dan beberapa produsen industri telah dibentuk di Cina. Namun, teknologi modifikasi permukaan dan teknologi aplikasi nano-seng oksida belum banyak diperhatikan, dan pengembangan bidang aplikasinya sangat dibatasi. Oleh karena itu, perlu memperkuat penelitian tentang modifikasi permukaan dan aplikasi produk nano-seng oksida, mengembangkan produk berkinerja tinggi, dan memperluas bidang aplikasi produk untuk memenuhi permintaan produk nano-seng oksida di berbagai bidang.
Persiapan kalsium karbonat bulat dengan kristalisasi dan karbonisasi reaksi hipergravitasi
Bentuk umum kalsium karbonat terutama meliputi bentuk tidak beraturan, bentuk gelendong, bentuk bulat, bentuk serpihan dan bentuk kubus, dll. Berbagai bentuk kalsium karbonat memiliki bidang dan fungsi aplikasi yang berbeda. , kelarutan dan luas permukaan spesifik yang besar, dll., Memiliki aplikasi penting di bidang plastik, karet, makanan, dan pembuatan kertas.
Saat ini, metode preparasi utama kalsium karbonat sferis adalah metode metatesis dan metode karbonisasi. Meskipun metode metatesis dapat menghasilkan kalsium karbonat bulat dengan morfologi teratur dan dispersi yang baik, bahan baku metode ini mahal dan sejumlah besar ion pengotor akan dimasukkan, yang tidak cocok untuk produksi industri. Metode karbonisasi adalah metode yang paling umum digunakan dalam industri. Metode karbonisasi tradisional terutama dibagi menjadi metode karbonisasi intermiten dan metode karbonisasi semprot kontinu. Meskipun metode karbonisasi memiliki biaya rendah dan dapat diproduksi dalam skala besar, metode karbonisasi tradisional untuk menyiapkan kalsium karbonat sferis memiliki masalah seperti distribusi ukuran partikel yang tidak merata dan efisiensi produksi yang rendah.
Metode kristalisasi reaksi hipergravitasi adalah metode baru dalam mempersiapkan bahan nano, dan intinya adalah untuk menghasilkan gaya sentrifugal yang besar melalui rotasi kecepatan tinggi, mensimulasikan lingkungan medan gayaberat hiper. Rotor pengepakan berputar berkecepatan tinggi dalam reaktor hipergravitasi mengalahkan cairan menjadi filamen cair, tetesan atau film cair, dan luas permukaan spesifik cairan meningkat tajam. 1 hingga 3 kali lipat, proses pencampuran mikro dan perpindahan massa sangat ditingkatkan, sehingga waktu reaksi lebih pendek daripada metode karbonisasi tradisional, dan produk memiliki keunggulan ukuran partikel kecil, distribusi ukuran partikel sempit, kemurnian produk tinggi , dan morfologi yang lebih teratur. . Reaktor hipergravitasi banyak digunakan dalam persiapan bahan nano karena efek pencampuran mikro dan perpindahan massa yang baik.
Kalsium karbonat bulat tumbuh dari vaterite dalam banyak kasus, tetapi vaterite, sebagai bentuk kristal yang tidak stabil secara termodinamika, sulit untuk ada secara stabil di lingkungan yang lembab dan larutan berair, dan memerlukan beberapa metode khusus untuk mendapatkannya secara stabil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengenalan NH4+ selama reaksi karbonisasi tidak hanya dapat menghambat pembentukan kalsit selama proses kristalisasi, dan memfasilitasi transformasi bentuk kristal kalsium karbonat menjadi vaterit, tetapi juga atmosfer NH4+ dapat membuat vaterit yang dihasilkan ada secara stabil dalam larutan.
Berbeda dengan NH4+, asam amino yang bersifat asam akan berdisosiasi dalam larutan dan bergabung dengan Ca2+ untuk membentuk seed crystal template. Di bawah pengaruh template kristal benih, kalsium karbonat yang dihasilkan juga akan muncul fase kristal metastabil, dan asam amino yang sesuai Pengenalan akan menghasilkan fungsi spesifik dan memodifikasi morfologi selama kristalisasi kalsium karbonat.
Menggunakan asam glutamat murah dan amonium klorida sebagai aditif, persiapan terkontrol dari kalsium karbonat bola dalam bidang hipergravitasi dipelajari, dan efek dari dua aditif dalam sintesis kalsium karbonat diselidiki. Hasilnya menunjukkan bahwa:
(1) Dengan menggunakan metode kristalisasi dan karbonisasi reaksi hipergravitasi, ukuran partikel dapat diperoleh pada kondisi optimal bahwa asam L-glutamat dan amonium klorida ditambahkan masing-masing pada kalsium hidroksida 4% dan 20%, dan faktor hipergravitasi adalah 161,0. Kalsium karbonat vaterit murni dengan kebulatan tinggi sekitar 500nm.
(2) Sebelum reaksi dimulai, asam L-glutamat dan ion kalsium dalam larutan membentuk cetakan, yang mempengaruhi nukleasi dan pertumbuhan kalsium karbonat, dan NH4+ yang melimpah dalam larutan selama reaksi menyediakan lingkungan yang baik untuk pembentukan vaterite, Pemotongan cairan berkecepatan tinggi oleh reaktor hipergravitasi mencegah kemungkinan pelapisan berlebihan bahan baku kalsium hidroksida, dan mewujudkan persiapan kalsium karbonat bulat yang dapat dikontrol.
Pengaruh ukuran partikel kalsium karbonat termodifikasi asam stearat pada sifat-sifat film komposit PBAT
Polybutylene adipate/terephthalate (PBAT) adalah kopolimer butylene adipate dan butylene terephthalate, yang tidak hanya memiliki ketangguhan dan stabilitas yang baik, tetapi juga memiliki kemampuan terurai yang sangat baik. plastik biodegradable.
Namun, kekuatan tarik PBAT itu sendiri rendah, laju degradasinya lambat, dan harganya 5 hingga 6 kali lipat dari polipropilen biasa, sehingga terbatas dalam aplikasi dan promosi. Penelitian saat ini berfokus pada bagaimana mendapatkan bahan biodegradable dengan kinerja yang unggul dan biaya rendah. Sebagian besar penelitian adalah untuk menyiapkan bahan komposit hijau dengan memadukan bahan pengisi yang relatif murah dengan PBAT, sekaligus memastikan sifat degradable-nya. Kendalikan biaya dan perluas nilai aplikasinya di pasar.
Karena harganya yang murah dan efek ketangguhan tertentu pada polimer, kalsium karbonat adalah salah satu pengisi polimer yang paling banyak digunakan. Menggunakan kalsium karbonat sebagai bubuk pengisi untuk menyiapkan bahan komposit PBAT/kalsium karbonat telah menjadi cara yang layak untuk mengurangi biaya PBAT. Dengan mempelajari sifat-sifat komposit terner PLA/PBAT/nano-kalsium karbonat, sifat termal dan fisik komposit sangat meningkat setelah menambahkan nano-kalsium karbonat. PBAT diisi dengan kalsium karbonat, dan ditemukan bahwa kalsium karbonat secara signifikan mengurangi biaya sambil meningkatkan sifat mekanik komposit. PBAT yang dimodifikasi dengan kalsium karbonat ultrafine, dengan penambahan kalsium karbonat 20%, material komposit masih memiliki sifat fisik yang baik.
Modifikasi permukaan dari tiga jenis kalsium karbonat dengan ukuran partikel yang berbeda dilakukan dengan asam stearat, dan film komposit kalsium karbonat PBAT/modifikasi dibuat lebih lanjut dengan metode pencampuran leleh. Pengaruh sifat mekanik dan sifat transmisi uap air menunjukkan bahwa:
(1) Melalui analisis ukuran partikel, rentang distribusi ukuran partikel kalsium karbonat aktif relatif luas, terutama terdistribusi dalam 1 ~ 20μm, ukuran partikel rata-rata volume adalah 7,6μm; ukuran partikel kalsium karbonat ultrafine terutama didistribusikan dalam 0,2 ~ 5μm, ukuran partikel rata-rata volume. Diameternya 1,5 m; distribusi ukuran partikel nano-kalsium karbonat relatif terkonsentrasi, terutama didistribusikan dalam 0,2-0,5 m, dan ukuran partikel rata-rata volume adalah 0,34 m. Melalui analisis FTIR, dipastikan bahwa asam stearat telah berhasil dilapisi pada permukaan kalsium karbonat, dan kalsium karbonat yang dimodifikasi telah terdispersi dalam matriks PBAT.
(2) Setelah penambahan kalsium karbonat termodifikasi, suhu kristalisasi, kristalinitas, dan suhu leleh PBAT meningkat. Ketika kalsium karbonat aktif dengan ukuran partikel rata-rata volume 7,6 m ditambahkan, suhu kristalisasi mencapai nilai maksimum 84,12 °C, yang 13,07 °C lebih tinggi dari PBAT murni; kristalinitas juga mencapai maksimum, dari 10,4% PBAT murni menjadi 11,48%. Ketika nano-kalsium karbonat yang dimodifikasi ditambahkan, suhu leleh mencapai nilai maksimum 124,99 °C.
(3) Sifat mekanik film komposit kalsium karbonat PBAT/termodifikasi meningkat secara signifikan, dan dengan penurunan ukuran partikel kalsium karbonat termodifikasi, sifat mekanik meningkat secara bertahap. Ketika nano-kalsium karbonat yang dimodifikasi dengan ukuran partikel rata-rata volume 0,34 m ditambahkan, kekuatan tarik film komposit mencapai nilai maksimum 19,9 MPa, yang 10,07 MPa lebih tinggi dari PBAT murni, dan regangan fraktur nominal mencapai 551,8%, lebih tinggi dari PBAT murni. Ini meningkat 54%, dan kekuatan sobek sudut kanan meningkat dari 72,5kN/m PBAT murni menjadi 139,3kN/m.
(4) Sifat penghalang film terhadap uap air ditingkatkan setelah menambahkan kalsium karbonat yang dimodifikasi. Laju transmisi uap air film komposit yang ditambahkan kalsium karbonat teraktivasi paling rendah, yaitu 232,3g/(m2·24h), yaitu 28,06 lebih rendah dari film PBAT murni. %, koefisien permeabilitas uap air yang sesuai menurun sebesar 66,09%.
Application du composé nano-calcique de calcium lourd dans la préparation du caoutchouc de silicone
Il existe de nombreux types de charges pour les mastics silicones, tels que le dioxyde de silicium, le carbonate de nano-calcium, la poudre de wollastonite, le carbonate de calcium lourd, etc., dont la plus grande quantité est le carbonate de nano-calcium. Sur le marché domestique des produits d'étanchéité, le taux d'ajout de carbonate de nano-calcium dans le caoutchouc de silicone dépasse 60 % et la quantité utilisée est très considérable.
Plus de 70% du soi-disant carbonate de calcium nano est ajouté avec différentes proportions de carbonate de calcium lourd, mais il s'agit en fait de calcium micro-nano composite. Certaines technologies de synthèse de carbonate de nano-calcium sont rétrogrades, ce qui entraîne une forme cristalline désordonnée (il est difficile de voir des cubes réguliers dans les cristaux, principalement de petites broches et des mélanges en forme de chaîne), de mauvaises performances de traitement et une valeur d'absorption d'huile élevée. L'ajout de carbonate de calcium lourd est Afin d'améliorer ses performances de traitement, de réduire sa valeur d'absorption d'huile.
À l'heure actuelle, seuls quelques fabricants peuvent synthétiser des produits de carbonate de nano-calcium cubiques réguliers, et d'autres produits de carbonate de nano-calcium irréguliers ont une faible thixotropie, une faible résistance à la traction, un faible allongement et une mauvaise récupération élastique. , le seul avantage est le prix bas.
Ces micro-nano composites de calcium semblent bon marché, mais il existe de nombreux dangers cachés :
1) mauvaises propriétés mécaniques ;
2) Le carbonate de nano-calcium d'origine a une forme cristalline médiocre, une porosité de surface élevée et une teneur élevée en eau, ce qui entraînera une mauvaise stabilité au stockage ou même un épaississement de la colle à base d'alcool ;
3) Le carbonate de calcium lourd est à l'origine un produit très stable, et il est mélangé avec du carbonate de calcium nano par traitement de surface et processus de séchage ultérieur, ce qui augmente son instabilité ;
4) Le carbonate de calcium nano est mélangé avec du carbonate de calcium lourd, ce qui augmente le coût de mélange, le coût de séchage et le coût de transport du carbonate de calcium lourd. Il semble être bon marché, mais il est en fait plus cher.
Par rapport au calcium micro-nano composite apparemment bon marché, les fabricants de caoutchouc de silicone utilisent du carbonate de nano-calcium pur et du carbonate de calcium lourd dans leurs lignes de production respectives, et les produits en caoutchouc de silicone produits sont plus stables en termes de performances et à moindre coût.
Sélectionnez des produits de nanocarbonate de calcium pur avec différentes tailles de particules (15 nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, 60 nm, 70 nm) et du carbonate de calcium lourd inactif de 1500 mesh dans différentes proportions pour préparer des mastics silicones. En comparant la viscosité des matériaux de base, la consistance, le taux d'extrusion et la densité, la viscosité, la consistance, le taux d'extrusion, le temps de séchage en surface, la résistance à la traction, l'allongement maximal de la résistance, le taux de récupération élastique et d'autres indicateurs des produits d'étanchéité. Les résultats montrent que :
(1) Du carbonate de calcium plus lourd peut être mélangé avec du carbonate de nano-calcium pur avec une granulométrie plus fine, et la densité et diverses propriétés du mastic obtenu répondent aux exigences standard, et le coût est inférieur.
(2) Qu'il s'agisse du processus de production consistant à ajouter directement du calcium composite micro-nano ou du processus de production consistant à ajouter du carbonate de nano-calcium pur au carbonate de calcium lourd composé, il est particulièrement important de sélectionner des nano de haute qualité (morphologie cristalline régulière) -carbonate de calcium comme matériau de renforcement. , qui est le principal facteur déterminant les propriétés mécaniques du produit final en caoutchouc de silicone.
(3) Par rapport à l'utilisation de calcium micro-nano composite, l'utilisation de carbonate de nano-calcium pur de haute qualité composé de carbonate de calcium lourd pour produire du caoutchouc de silicone réduit non seulement le coût de production du caoutchouc de silicone, mais contribue également à améliorer son propriétés mécaniques; En termes de gestion et de gestion du contrôle qualité, il est également propice au maintien de la stabilité à long terme des performances du produit.