氢氧化镁阻燃剂表面改性处理.doc

氢氧化镁阻燃剂表面改性处理,一cf氢氧匕镁,氢氧化镁阻燃剂表面改性处理中云飞(山西省辰i百匠工研究所一,前言抑制烟雾,消除毒性,减少粉尘,提高阻燃效果,已成为阻燃剂发展趋势.随着阻燃剂应用的日益扩展,对阻憋剂的微胶囊化技术,超细化技术,表面改性处理技术和协同复配技术等,提出了更高的要求.氢氧化镁系无机添加型无毒阻燃剂,具有阻燃,消烟,阻滴,填充等多重性能,与氢氧化铝相比,具有热稳定性高,高效的促基材成炭作用和强除酸能力等特性.但氢氧化镁阻燃剂与聚合材料的相容性和加工流动性差,且制品表面易起霜,生白斑或者失去光泽.克服上述缺陷,改善氢氧化镁的表面性能,是氢氧化镁阻燃应用的关键.=,表面敌性处理的方法氢氧化镁的表面处理方法有两种:干法和湿法,.偶联剂大多耐水性差,只能在惰性有机溶剂中溶解稀释使用,所以一般采用干法.将偶联剂使用适量的惰性溶剂稀释后,喷淋于氢氧化镁粉末上,在低速捏合机中,室温下搅拌混合,时间为2030分钟,充分混合后升高温度7090.c时,在较高搅拌速度(要求大于500转/分)下进行改性处理和活化处理,时间j3O60分钟,或在室温下搅拌23小时,以保证偶联效果.根据Kenrich公司lVior_:,e人韵研究,偶联剂用溶剂稀释十分重要,它能保证偶联剂均匀地分散在氢氧化镁粉束表面.溶剂用量愈大,偶联剂对氢氧化镁表面的包覆效果愈好,应根据具体情况合理选择稀释剂的用量.一般惰性溶剂用量与偶联剂用量的比为,11O:1.惰性溶剂可选择:甲苯,二甲苯,溶剂型汽油或石油醚.阳离子表面活性剂在水中稳定性很好,一般均选用湿法.将氢氧化镁与一定量的阴离子表面活性剂和适量的去离子水,依次加入反应器中,温度控制在5080.C,充分搅拌,反应23小时,过滤,洗涤,最后在110+5.C下干燥,制得阻燃级的氢氧化镁.三,表面改性处理剂选择及其最佳用1.表面改性处理剂的选择表面改性处理剂种类很多,并均有各自的特点,不同的处理剂适用于不同的聚合材料,必须根据处理剂的适用范围,特效功能和所添入绱基材,米确定使用哪一种表面改性处理剂.铽酸酯偶联剂可赋予氢氧化镁在聚台材料中较好的综合性能,即加工温度下良好豹流动性和使用温度上兼县高的强度和韧性.其中对氢氧化镁降低基材的抗冲击性能的改善较为显着.一般处理氢氧亿镁的钛酸酯均为单烷氧基钛酸酯.表1列出几种钛酸酯及其适用范围.硅烷偶联_剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,它对改善氢氧化镁在聚合材料中对强度和耐热性的影响有较为突出的效果,适用于处理纤维状或其它纵横比较大的填料.常用的硅烷偶联荆有A151,A174,A一1100,A一1120,X-12-53u,Y一5986,Y一9072.阴离子表面活性剂价格较低,对改善氢氧化镁的表面极性十分有效.常用的品种有:硬脂酸钠,油酸钠,十二烷基苯磺酸1姻z年第1期山西化工袁1处理氢氧化镄用的几种常见钛酸醋偶联搁代号名称适用的聚合材科TC一1O1(TTS)异丙基三异十八酰钛酸酯PP.PSTC一1O9异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯PP,PE,ABS,PSTC一2(TT0P一12)异丙基三(磷酸二辛酯)钛酸酯LDPE,软PVCTC一3O7四异丙基=(亚磷酯二辛酯)钛酸酯HDPE.PSTC一114异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯.硬PVC,PS钠二十二酸钠等.2.表面改性处理帮的最佳用量对氢氧化镁表面处理的改性剂最佳用量可由下式导出:表面改性剂的最佳用量(g)Mg(OH)2用量(g)Mg(OH)一比表面积(m/g)表面改性剂最小包覆面积(m/g)通过上式的推导,简化改性剂最佳用量计算式为tcC1VVMEtoH)2一l式中:d一改性剂亲水基直径4x10.(cm),N一阿佛加德罗常数(too1)M一改性剂的摩尔质量(g/too1);S-Mg(OH)比表面积(cm.Ig)大量研究实验表明;氢氧化镁表面改性剂的用量有一个最佳值.用量太少,氢氧化镁粉体表面不能被改性剂完全包覆,用量过大,多余的表面改性剂只是分散在有机相中起稀释作用,对氢氧化镁表面不起改性作用.一般表面改性剂的实际最佳用量要略高于理论最佳用量,因为实际处理时有部分改性剂损失和加工成型时有少量会从氢氧化镁颗粒表面脱落.理论最佳用量与实际最佳用量之间系数的确定有待进一步研究.四,裘面改性剂的作用机理及其对氢氯化镄的改性效果.单烷氧基钛酸酯偶联剂的分子结构通式为ROTi七o-X一一Y子.,其中烷氧基(Ro一)能与氢氧化镁发生化学反应在其表面形成钛酸酯单分子嗅,这层单分子膜使氢氧化镁获得了良好的分散牲润湿性和偶联效果,降低了氢氧化镁的表面能,增大了相容性,当x为羟基羧基,飘基时可改善氢氧化镁的水热稳定性,含磷元素时,可赋于聚合材料更好的阻燃效果,R为直链院烃,具有提高氢氧化镁在聚合材料中的相容性,降低体系粘度,提高抗冲击性能等作用;Y为不饱和基团,可与聚合材料产生交联,提高复配体系的混溶效果.经不同钛酸酯偶联剂表面改性处理的氢氧化镁,按聚丙烯:Mg(OH)2=100:130的比例添加到聚丙烯中,使复合材料获得优良的阻燃效果和较好的物理机械性能.从表2中可以看到,不同的表面改性剂,对氢氧化镁的改性效果不同,这为改性剂的选择提供了依据.几种不同钛酸酯偶联剂均在不同程度上改善了氢氧化镁在聚合材料中的相容性和分散性,基奉上达到了使用要求,但比空自聚丙烯样品的物理机械性能仍有一定差距在聚苯乙烯中,用不同钛酸酯偶联剂处理的氢氧化镁有不同的降粘效果,经比较发现:TC一1O1>TC一2>TC一114硅烷偶联剂的结构式可用RSi(OR)表示,R为胺基,硫醇基,乙烯基,环氧基,可与聚合材料的分子发生化学交联和物理缠绕,OR为可水解的烷氧基,使用时OR基水19g年第1期寰2钛酸醋倜联荆对Mg(OH)z的改性效果解成羟基,与氢氧化镁表面的羟基氢原子缩合改善了氢氧化镁和聚合材料的界面状态,使它们紧密有机地结台在一起.将经过0.52.8%的Y一氨丙基三乙氧基硅烷处理的氢氧化镁,添加在100份的聚乙烯的电缆线包皮中,由表3可见氧指数由21.5提高到30.5,使电缆获得了优良的阻燃性能.拉伸强度,弯曲强度,缺口冲击强度,断裂伸长率均有所下降,但降低有限,远不如来处理的氢氧化镁那样强烈,基本上达到使用要求.寰3Mg(OH)对聚乙烯精性的影响l氧指数拉伸强度弯曲强度缺口冲击强度断裂伸长率试样1()kg/cm.kg/cmkgcm/cm()211Mg(OH)z的PEl21.55O010230.114.3添加l40份经处Mg(OH)t的PEI30.543991714.611.9涿加1蛐份未处理Mg(OH)2的PEI31?02073822.57.1阴离子表面活性剂对氢氧化镁的作用机理与偶联剂作用机理基本相同.活性剂分子的亲水基与亲油基分别与氢氧化镁和聚合材料发生相互作用,加强了两者之间的有机联系,提高了氢氧化镁在聚合材料中的相容性和分散性实验结果见表4.寰4阴离子表面活性帮对Mg(OH)的改性效果Mg(OH)2的加入垦阴离子表面活性剂IZod伸长率聚台材料种类加(套)量冲击强度燃烧性能(phr)(kl/m.)(%)07.0>95燃烧聚丙烯120硬脂醯钠4.55.321.4VOl2O油酸钠4.56.129*2VO04.9>S00燃烧聚乙烯135油酸钠4.03.229?3VO07.636.4燃烧聚苯乙烯-125十二烷基苯磺酸钠6.54.927VO03961燃烧ABS125二十二皖酸钠g.4196.4V一01992年第1期山西化工/中一7叙了檬殿板腚,德缕贮存,力上氯丁橡胶贮存稳定性及加工焦烧性堑中(天津橡胶工业研究所)氯丁橡胶可用橡胶加工广通用设备加工.但因生胶贮存不够稳定,加工中易焦烧,常给加工厂带来一定困难一,氯丁橡胶储存氇定性氯丁橡胶贮存中,易发生线型高分子转变为交联的网状结构的不可逆变化,稳定性较差.贮存稳定性受分子结构及聚合条件的影响,尤以1,2结构氯丁二烯链段和硫调节胶中聚硫链段为甚生胶中1,2结构所连接的烯丙基氯原子富于反应性,易与其它原子或原子团反应,造成稳定性降低,多硫键易断裂生成端基活性基团,另外,四硫化的RSSR结构,非主链的两个IISS硫原子具有化学活性,它在碱或热作用下极易释放出来,为游离硫主要来源,它可引起分子链的交联.其它结构因素有t共聚型氯丁橡胶中的第二单体,往往具有改变聚合物反应能力的结构特性,对贮存稳定性有影&响由乙炔出发,以氯化亚铜为崔艺剂生产的氯丁二烯,含较多乙烯基乙炔,二乙烯基乙炔等活性杂质,会促进交联反应,明显地降低生胶稳定性而用丁二烯氯化法制备的氯丁二烯,杂质少,生胶较稳定.此外,聚合温度,干燥方法,干燥程度,稳定剂的分布情况,碱含量,低聚物含量等均影响生胶稳定性.不同品种氯丁橡胶贮存稳定性差别很大.硫调节型氯丁橡肢含有多硫键,且话性氯原子含量高(硫调节型氯丁橡胶活性氯含量1718毫克分子/loo克胶I非硫调节胶活性氯含量9毫克分子/loo克胶),因而贮存稳定性燕J非硫调节型氯丁橡胶贮存稳定性好,在较长时间贮存中粘度,焦烧,硫化速度能基本保持不变混合调节胶的贮存稳定性介于两者之间,明显优于硫调节型胶.生股理想的贮存温度是20.c以下,该温度下硫调节塑肢规定贮存期为一年随温度提高,用不同的阴离子表面活性剂,对氢氧化镁的改性效果显着不同,推测是有些阳离子表面话性剂可能与聚合物形成化学链,这有待进一步研究.五,结柬语表面改性处理剂对基氧化镁的阻燃性能没有不良影响,甚至可以提高其阻燃性能.而偶联剂的改性效果,好于阳离子表面活性剂的改性效果.但是,表面改性后的氢氧化镁对聚合材料物理机械性能存在着不良影响.关于这方面笔者认为应从基氧化镁合成工艺条件,改善其晶体结构,从而改善它在聚台物中的相窖性和分散性.其次,研究两种或两种以上的相同或不同类型的表面改性剂复合