1 Caratteristiche del ritardante di fiamma dell'idrossido di alluminio
L'idrossido di alluminio usato come ritardante di fiamma è principalmente idrossido di α-alluminio, spesso espresso come α-A1 ((OH)3, che appartiene al sistema monoclinico ed è una polvere bianca cristallina o amorfa.2O3e H2L'assorbimento di calore, misurato nell'intervallo di 240°C a 500°C, è di 67,72 kJ/kg. Il calore assorbito durante il processo di decomposizione è la ragione principale del suo effetto ritardante di fiamma.
Tra tutti i ritardanti di fiamma, l'uso di idrossido di alluminio rappresenta oltre il 40%, principalmente perché l'idrossido di alluminio ritardante di fiamma ha i seguenti vantaggi:proprietà antifumo e di riempimento, e non produce inquinamento secondario; ha un'alta bianchezza e un basso potere di copertura per i coloranti; ha una resistenza all'usura moderata e buone prestazioni di stampaggio e lavorazione;può produrre effetti sinergici ritardanti la fiamma con una varietà di altre sostanze■ è abbondante nella fonte e a basso prezzo.
Come ritardante di fiamma, l'idrossido di alluminio ha molte proprietà eccellenti, ma ha anche alcuni difetti, principalmente: (1) scarsa efficienza ritardante di fiamma, grande quantità di aggiunta;(2) forte polarità e idrofilicità, scarsa compatibilità con materiali polimerici non polari; (3) bassa temperatura di disidratazione, la reazione di disidratazione principale è completata nell'intervallo 200-320°C.Le temperature di miscelazione e di stampaggio di molte materie plastiche termoplastiche e gomme ad alta temperatura superano i 220°CPertanto, se durante la lavorazione viene aggiunto idrossido di alluminio, esso si disidraterà per formare bolle, influenzando le proprietà meccaniche del prodotto.La scarsa stabilità termica dell'idrossido di alluminio è sempre stata la ragione principale del suo uso limitato nei materiali di gomma e di plastica ad alta temperaturaQuesto è anche uno degli argomenti caldi nel campo della ricerca sui materiali ignifughi negli ultimi anni.
2 Metodi per migliorare la stabilità termica dell'idrossido di alluminio
La scarsa stabilità termica dell'idrossido di alluminio è uno dei suoi difetti come ritardante di fiamma.
2.1 Rivestimento superficiale
Dopo il rivestimento superficiale, sulla superficie dell'idrossido di alluminio può formarsi uno strato di rivestimento, che può migliorare in una certa misura la stabilità termica dell'idrossido di alluminio.Dopo il rivestimento dell'idrossido di alluminio, la velocità di diffusione del vapore acqueo diminuisce quando viene decomposto termicamente, il che può ritardare la reazione di decomposizione.la concentrazione delle molecole d'acqua sulla superficie del nucleo di idrossido di alluminio aumenta, cioè aumenta la pressione parziale di vapore acqueo di equilibrio della reazione di decomposizione dell'idrossido di alluminio e aumenta di conseguenza la temperatura di decomposizione.
Il rivestimento superficiale di idrossido di alluminio si riferisce all'uso di determinate sostanze contenenti elementi quali P, N, Ti, Zr, Si, Mg, Ca, ecc. come modificatori,che reagiscono con idrossido di alluminio in un determinato sistema (reazione fisica o reazione chimica), o reagire con determinate sostanze nel sistema per formare uno strato di rivestimento sulla superficie dell'idrossido di alluminio.
Wang Jianli et al. used newly generated wet aluminum hydroxide as the core material and used a special process to evenly deposit magnesium hydroxide on the surface of aluminum hydroxide in a heterogeneous nucleation manner, formando un nucleo di idrossido di magnesio rivestito di ossido di alluminio.La temperatura di decomposizione termica iniziale del ritardatore di fiamma composto alluminio-magnesio preparato può essere aumentata a 260°C.Dopo il riempimento con polimeri organici, il suo indice di ossigeno può raggiungere 33, raggiungendo il livello di ritardo della fiamma.Dopo il riempimento del prodotto con polimeri organiciDopo che Zhou Xiangyang et al. hanno utilizzato il modificatore composito PNC per l'idrossido di alluminio con rivestimento umido,la temperatura iniziale di perdita d'acqua dell'idrossido di alluminio aumentata di 21°C, e la dispersione della polvere è migliorata contemporaneamente. Inorganic-organic multi-layer coating modification or organic-organic multi-layer coating modification is a comprehensive surface modification treatment method that can not only improve the surface properties of aluminum hydroxide, ma anche migliorare significativamente la stabilità termica dell'idrossido di alluminio.
Il processo di trattamento del rivestimento superficiale con idrossido di alluminio è semplice e il costo del trattamento è basso.Lo svantaggio è che la gamma di aumento della temperatura di decomposizione dell'idrossido di alluminio è limitata..
2.2 Trattamento con composti chimici
La composizione chimica dell'idrossido di alluminio si riferisce a un metodo di composizione chimica con altre sostanze in determinate condizioni per formare nuove sostanze.Questo è un metodo efficace per aumentare la temperatura di decomposizione dell'idrossido di alluminioLa reazione tra idrossido di alluminio e acido ossalico può generare ossalato di alluminio di base.Le sue proprietà ignifughe sono simili a quelle dell'idrossido di alluminioGrazie alla migliore stabilità termica ha buone proprietà e può essere utilizzato per nylon, PBT, PET e altri polimeri.L'acido fosforico reagisce con l'idrossido di alluminio per formare fosfato di alluminio pentavalente, che ha ancora una buona stabilità termica quando la temperatura supera i 350 °C. Il fosfato di alluminio ha un ottimo effetto ignifugante sui polimeri contenenti ossigeno come il poliestere termoplastico,PBTIn questo caso, la concentrazione di ossigeno è di circa il 40% e l'indice di ossigeno è di circa il 20%.La composizione chimica dell'idrossido di alluminio può migliorare significativamente la stabilità termica dell'idrossido di alluminioIn questo contesto, è difficile applicare alcuni metodi di composizione chimica su larga scala.
2.3 Trattamento ad alta purificazione
L'alta purificazione si riferisce al miglioramento della purezza dell'idrossido di alluminio e alla riduzione del contenuto di sostanze ioniche insolubili nell'idrossido di alluminio, in particolare Na2 O, così chela frazione di massa di Na2O è inferiore allo 0,2%.Il prodotto ha una bassa Na2O contenuto, è ultrafine, ha una grande superficie specifica e ha eccellenti proprietà elettriche.L'alta purificazione dell'idrossido di alluminio può aumentare significativamente la temperatura di decomposizione dell'idrossido di alluminio e migliorare alcune proprietà speciali dei ritardanti di fiammaTuttavia, questo metodo è difficile da preparare, ha un costo elevato e una scala di applicazione limitata.
2.4 Trattamento di disidratazione parziale
Dopo aver riscaldato l'idrossido di alluminio, parte dell'acqua chimica viene rimossa, il numero molecolare apparente dell'acqua chimica viene ridotto,e una parte dell'idrossido di alluminio viene trasformata da una struttura di tipo gibbsite a una struttura di tipo boehmite, che migliora la stabilità termica dell'idrossido di alluminio. Dopo che l'idrossido di alluminio è parzialmente disidratato e poi modificato con materia organica, il prodotto risultante ha un'elevata stabilità termica,non è igroscopicoQuesto metodo elimina parte dell'acqua cristallina nella struttura dell'idrossido di alluminio,che ridurrà le sue proprietà ignifughe in una certa misura.
3 Conclusioni
L'idrossido di alluminio è un ritardante di fiamma con eccellenti proprietà complete e la sua scarsa stabilità termica è uno dei suoi difetti.I metodi per migliorare la stabilità termica dell'idrossido di alluminio comprendono il rivestimento superficialeIl trattamento della superficie è stato il più studiato e il processo di rivestimento è flessibile.Può essere combinato con l'attuale processo di preparazione del ritardatore di fiamma dell'idrossido di alluminioQuesto metodo non modifica la struttura cristallina del ritardante di fiamma dell'idrossido di alluminio, ma aggiunge solo uno strato di rivestimento sulla sua superficie,che può migliorare in una certa misura la stabilità dell'idrossido di alluminioIl trattamento composto chimico cambia completamente la struttura cristallina dell'idrossido di alluminio, migliora efficacemente la stabilità termica dell'idrossido di alluminio,e il costo di lavorazione è relativamente elevatoIl composto chimico a basso costo per migliorare la stabilità termica dell'idrossido di alluminio è una direzione che deve essere rafforzata.
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