Magnesium hidroksida (Mg(OH)₂)semakin banyak digunakan sebagai penghambat api anorganik yang ramah lingkungan dalam polimer seperti polipropilen, polietilen, dan nilon. Namun, keseragaman dispersi dalam matriks plastik secara langsung mempengaruhi efisiensi tahan api, sifat mekanik, dan stabilitas pemrosesan material komposit. Artikel ini secara sistematis mengeksplorasi solusi profesional untuk meningkatkan dispersibilitas magnesium hidroksida dari perspektif kompatibilitas antarmuka, mekanisme aglomerasi, dan kinetika pemrosesan.
Partikel magnesium hidroksida memiliki polaritas permukaan yang tinggi dan hidrofilisitas yang kuat, tetapi kompatibilitasnya buruk dengan polimer hidrofobik, dan rentan terhadap aglomerasi sekunder akibat gaya van der Waals. Agregat tidak hanya menjadi titik cacat tegangan, tetapi juga menghambat efisiensi pelepasan gas penghambat api, yang menyebabkan penurunan indeks oksigen sistem. Inti dari peningkatan dispersi terletak pada pengurangan energi interaksi antar partikel, meningkatkan ikatan antarmuka antara partikel dan matriks, dan memanfaatkan gaya geser pemrosesan untuk mencapai disintegrasi dan agregasi agregat.
Penggunaan amino silan (seperti KH-550) atau merkapto silan untuk mengolah magnesium hidroksida dapat membentuk lapisan hidrofobik pada permukaannya. Setelah hidrolisis silan, Si-OH mengembun dengan gugus hidroksil permukaan Mg (OH) ₂ untuk membentuk ikatan kovalen Si-O-Mg, sehingga mengurangi energi permukaan secara signifikan. Penelitian telah menunjukkan bahwa ketika laju pencangkokan melebihi 60%, ukuran dispersi magnesium hidroksida dalam PP dapat dikurangi dari>10μm menjadi 1-2μm.
Asam lemak seperti asam stearat dan asam oleat dapat mengalami adsorpsi kimia dengan permukaan magnesium hidroksida melalui gugus karboksil, dan rantai karbon panjang memberikan hambatan sterik. Metode yang lebih maju adalah dengan menggunakan bahan penggandeng titanium dan aluminium ester, yang struktur molekulnya dapat bergabung dengan fase anorganik dan organik secara bersamaan, dan membentuk lapisan tunggal organik pada permukaan partikel untuk meningkatkan kemampuan aliran lelehan.
Melalui polimerisasi in-situ atau reaksi pencangkokan, rantai polimer serupa atau kompatibel dengan resin matriks (seperti poliakrilat, poliolefin cangkok anhidrida maleat) dimasukkan pada permukaan magnesium hidroksida. Metode ini dapat membangun "lapisan antarmuka fleksibel" untuk mengurangi tegangan antarmuka yang disebabkan oleh perbedaan koefisien ekspansi termal.
Menggunakan ekstruder sekrup kembar yang berputar bersama, bidang geser berkekuatan tinggi dibuat dengan menggabungkan blok pengaduk, cakram bergigi, dan komponen lainnya. Mengoptimalkan konfigurasi sekrup memungkinkan material menjalani beberapa siklus redistribusi geser kompresi. Menambahkan mixer statis sebelum cetakan selanjutnya dapat menghilangkan ketidakrataan suhu leleh dan laju aliran.
Tambahkan beberapamagnesium hidroksidadari lubang pengumpanan samping untuk menghindari pencampuran dengan resin sekaligus, yang dapat mengakibatkan energi geser tidak mencukupi. Dengan menggunakan perangkat ekstrusi ultrasonik tipe cakram gerinda dan memanfaatkan efek kavitasi untuk memecah agregat, ukuran fase terdispersi dapat dikurangi lebih dari 30%.
Magnesium hidroksida mulai terurai di atas 340℃, sehingga suhu pemrosesan harus di bawah ambang batas ini tetapi di atas suhu leleh resin sepenuhnya. Untuk sistem PP, disarankan untuk mengatur suhu barel pada bagian 180-200-190℃ (die head) untuk menghindari suhu berlebihan yang menyebabkan terlepasnya pengubah permukaan.
Menambahkan 0,2-0,8% dispersan polimer (seperti kopolimer blok polietilen glikol polipropilen glikol) dapat mengurangi viskositas lelehan dan meningkatkan pembasahan partikel. Polimer hiperbranch menunjukkan hambatan sterik yang signifikan karena struktur tiga dimensinya yang bulat, sehingga mencegah agregasi ulang.
Memuat beberapa magnesium hidroksida ke nano silika berpori atau tabung nano karbon untuk membentuk struktur "cangkang inti" atau "pulau laut" dapat mengubah metode penumpukannya dan membentuk jaringan distribusi yang lebih seragam dalam matriks.
Ketika digabungkan dengan bahan sinergis seperti seng borat dan silikat berlapis, perhatian harus diberikan pada kesesuaian kepadatan dan ukuran partikel setiap komponen. Proses pra-dispersi partikel induk harus digunakan untuk menghindari pemisahan fasa yang disebabkan oleh perbedaan kepadatan.
·Kuantifikasi dispersi: gambar SEM dikombinasikan dengan perangkat lunak ImageJ untuk menghitung ukuran partikel rata-rata tertimbang luas; Pengamatan TEM terhadap ketebalan lapisan antarmuka.
·Karakterisasi reologi: Dalam pemindaian frekuensi dinamis, kemiringan modulus penyimpanan (G ') dalam rentang frekuensi rendah dapat mencerminkan struktur jaringan pengisi; Kemunculan satu setengah lingkaran pada plot Cole Cole menunjukkan dispersi yang baik.
·Analisis korelasi kinerja: Limiting Oxygen Index (LOI) berkorelasi positif dengan dimensi fraktal bagian tarik; Suhu pembakaran kawat panas (GWT) berhubungan langsung dengan keseragaman dispersi.
Meningkatkan dispersibilitasmagnesium hidroksidadalam plastik adalah proyek sistematis yang memerlukan pertimbangan tiga dimensi: modifikasi termodinamika permukaan, kontrol reologi pemrosesan, dan desain bersama formulasi. Tren masa depan adalah mengembangkan aditif multifungsi reaktif untuk mencapai modifikasi permukaan dan dispersi secara simultan selama pemrosesan. Melalui strategi komprehensif di atas, tingkat retensi mekanis dan efisiensi tahan api dari plastik tahan api magnesium hidroksida dapat ditingkatkan secara signifikan, sehingga mendorong penerapan bahan tahan api bebas halogen di bidang berkinerja tinggi.
