Phương pháp cải thiện độ ổn định nhiệt của chất chống cháy hydroxit nhôm

1 Đặc điểm của chất chống cháy hydroxit nhôm

Hydroxit nhôm được sử dụng làm thuốc chống cháy chủ yếu là α-aluminium hydroxit, thường được biểu hiện dưới dạng α-A1 ((OH)₃, thuộc hệ thống đơn lâm sàng và là một bột trắng tinh thể hoặc vô hình.₂O₃và H₂O khi đun nóng. Sự hấp thụ nhiệt được đo trong phạm vi 240 ~ 500 ° C là 1967.2kJ / kg. Nhiệt hấp thụ trong quá trình phân hủy là lý do chính cho tác dụng chống cháy của nó.

Trong số tất cả các chất chống cháy, việc sử dụng hydroxit nhôm chiếm hơn 40%, chủ yếu là do chất chống cháy hydroxit nhôm có những ưu điểm sau:Khả năng khử khói và làm đầy, và không gây ô nhiễm thứ cấp; nó có độ trắng cao và khả năng che phủ thấp cho các chất nhuộm; nó có khả năng chống mòn vừa phải và hiệu suất đúc và chế biến tốt;Nó có thể tạo ra hiệu ứng đồng tác retardant lửa với nhiều chất khác nhau; nó rất phong phú về nguồn gốc và giá thấp.

Là chất giãn cháy, hydroxit nhôm có nhiều tính chất tuyệt vời, nhưng cũng có một số thiếu sót, chủ yếu là: (1) hiệu suất giãn cháy kém, lượng bổ sung lớn;(2) cực mạnh và thủy tràng, tương thích kém với các vật liệu polyme không cực; (3) nhiệt độ mất nước thấp, phản ứng mất nước chính được hoàn thành trong phạm vi 200-320 °C.Nhiệt độ trộn và đúc của nhiều nhựa nhiệt và cao su nhiệt độ cao vượt quá 220 °CDo đó, nếu hydroxit nhôm được thêm vào trong quá trình chế biến, nó sẽ mất nước để tạo ra bong bóng, ảnh hưởng đến tính chất cơ học của sản phẩm.Sự ổn định nhiệt kém của hydroxit nhôm luôn là lý do chính cho việc sử dụng hạn chế của nó trong cao su và vật liệu nhựa nhiệt độ caoĐây cũng là một trong những chủ đề nóng trong lĩnh vực nghiên cứu về vật liệu chống cháy trong những năm gần đây.

2 Phương pháp cải thiện độ ổn định nhiệt của hydroxit nhôm

Sự ổn định nhiệt kém của hydroxit nhôm là một trong những thiếu sót của nó như một chất chống cháy. Có bốn phương pháp chính để cải thiện sự ổn định nhiệt của hydroxit nhôm.

2.1 Lớp phủ bề mặt

Sau khi sơn bề mặt, một lớp sơn có thể được hình thành trên bề mặt của hydroxit nhôm, có thể cải thiện độ ổn định nhiệt của hydroxit nhôm đến một mức độ nhất định.Sau khi nhôm hydroxit được phủ, tốc độ khuếch tán hơi nước giảm khi phân hủy nhiệt, có thể trì hoãn phản ứng phân hủy.nồng độ của các phân tử nước trên bề mặt của lõi hydroxit nhôm tăng lên, nghĩa là áp suất phân tích hơi nước cân bằng của phản ứng phân hủy hydroxit nhôm tăng lên và nhiệt độ phân hủy tăng theo đó.

Lớp phủ bề mặt hydroxit nhôm đề cập đến việc sử dụng một số chất có chứa các yếu tố như P, N, Ti, Zr, Si, Mg, Ca, vv như chất sửa đổi,phản ứng với nhôm hydroxit trong một hệ thống nhất định (phản ứng vật lý hoặc phản ứng hóa học), hoặc phản ứng với một số chất trong hệ thống để tạo thành một lớp phủ trên bề mặt của hydroxit nhôm.

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, tạo thành một lõi của magnesium hydroxide lớp phủ ox oxide nhôm.Nhiệt độ phân hủy nhiệt ban đầu của chất chống cháy tổng hợp nhôm-magie chuẩn bị có thể tăng lên 260 °CSau khi lấp đầy bằng polyme hữu cơ, chỉ số oxy của nó có thể đạt 33, đạt đến mức độ chống cháy.Sau khi sản phẩm được lấp đầy với các polyme hữu cơ, tất cả các chỉ số hiệu suất cơ học chính là tốt hơn các yêu cầu tiêu chuẩn.nhiệt độ mất nước ban đầu của hydroxit nhôm tăng 21 °C, và sự phân tán của bột được cải thiện cùng một lúc. 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, nhưng cũng cải thiện đáng kể sự ổn định nhiệt của hydroxit nhôm.

Quá trình xử lý lớp phủ bề mặt hydroxit nhôm đơn giản và chi phí xử lý thấp.Nhược điểm là phạm vi tăng nhiệt độ phân hủy của hydroxit nhôm là giới hạn.

2.2 Phương pháp xử lý hợp chất hóa học

Hợp chất hóa học của hydroxit nhôm đề cập đến một phương pháp hợp chất hóa học với các chất khác trong một số điều kiện nhất định để tạo thành các chất mới.Đây là một phương pháp hiệu quả để tăng nhiệt độ phân hủy của hydroxit nhômPhản ứng giữa hydroxit nhôm và axit oxalic có thể tạo ra oxalate nhôm cơ bản. Oxalate nhôm cơ bản có độ ổn định nhiệt tốt dưới 330 ° C và phân hủy khi vượt quá 450 ° C.Tính chất chống cháy của nó tương tự như aluminium hydroxideDo sự ổn định nhiệt được cải thiện Nó có tính chất tốt và có thể được sử dụng cho nylon, PBT, PET và các polyme khác.Phosphoric acid phản ứng với aluminium hydroxide để tạo thành pentavalent aluminium phosphate, vẫn có độ ổn định nhiệt tốt khi nhiệt độ vượt quá 350 °C. Aluminium phosphate có tác dụng chống cháy rất tốt đối với các polyme chứa oxy như polyester nhiệt nhựa,PBTChỉ 15% ~ 20% có thể làm cho chỉ số oxy đạt hơn 40%.Hợp chất hóa học của hydroxit nhôm có thể cải thiện đáng kể sự ổn định nhiệt của hydroxit nhôm, nhưng chi phí của sản phẩm sau khi kết hợp hóa học tăng lên.

2.3 Điều trị tinh khiết cao

Làm sạch cao đề cập đến việc cải thiện độ tinh khiết của hydroxit nhôm và giảm hàm lượng chất không hòa tan ion trong hydroxit nhôm, đặc biệt là Na_{2O, để}phần khối lượng của Na_{2O là dưới 0,2%.}Sản phẩm có lượng Na thấp₂O, là siêu mỏng, có diện tích bề mặt riêng lớn và có tính chất điện tuyệt vời.Sự tinh khiết cao của hydroxit nhôm có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ phân hủy của hydroxit nhôm và tăng cường một số tính chất đặc biệt của chất chống cháyTuy nhiên, phương pháp này rất khó để chuẩn bị sản phẩm, có chi phí cao và có quy mô ứng dụng hạn chế.

2.4 Điều trị mất nước một phần

Sau khi nhôm hydroxit được nung nóng, một phần của nước hóa học được loại bỏ, số lượng phân tử rõ ràng của nước hóa học được giảm,và một phần hydroxit nhôm được chuyển đổi từ gibbsite loại sang cấu trúc loại boehmite, giúp cải thiện sự ổn định nhiệt của hydroxit nhôm. Sau khi hydroxit nhôm bị mất nước một phần và sau đó được sửa đổi bằng chất hữu cơ, sản phẩm kết quả có độ ổn định nhiệt cao,không có độ caoPhương pháp này loại bỏ một phần nước tinh thể trong cấu trúc hydroxit nhôm,sẽ làm giảm tính chất chống cháy của nó đến một mức độ nhất định.

3 Kết luận

Hydroxit nhôm là chất chống cháy với tính chất toàn diện tuyệt vời và sự ổn định nhiệt kém là một trong những thiếu sót của nó.Các phương pháp để cải thiện độ ổn định nhiệt của hydroxit nhôm bao gồm lớp phủ bề mặt, xử lý hợp chất hóa học, xử lý tinh khiết cao và mất nước một phần.Nó có thể được kết hợp với quá trình chuẩn bị thuốc chống cháy hydroxit nhôm hiện có, và cũng có thể tồn tại như một quá trình riêng biệt. Phương pháp này không thay đổi cấu trúc tinh thể của chất chống cháy hydroxit nhôm, nhưng chỉ thêm một lớp phủ trên bề mặt của nó,có thể cải thiện độ ổn định của hydroxit nhôm đến một mức độ nhất định. xử lý hợp chất hóa học hoàn toàn thay đổi cấu trúc tinh thể của hydroxit nhôm, hiệu quả cải thiện sự ổn định nhiệt của hydroxit nhôm,và chi phí chế biến tương đối caoCác hợp chất hóa học chi phí thấp để cải thiện sự ổn định nhiệt của hydroxit nhôm là một hướng cần được tăng cường.