1 Características do retardador de chama de hidróxido de alumínio
O hidróxido de alumínio utilizado como retardador de chama é principalmente hidróxido de α-alumínio, muitas vezes expresso como α-A1 ((OH)3, que pertence ao sistema monoclínico e é um pó branco cristalino ou amorfo.2O3e H2O quando aquecido. A absorção de calor medida na faixa de 240 a 500 °C é de 1967.2 kJ/kg. O calor absorvido durante o processo de decomposição é a principal razão para o seu efeito retardador de chama.
Entre todos os retardadores de chama, a utilização de hidróxido de alumínio representa mais de 40%, principalmente porque o retardador de chama de hidróxido de alumínio tem as seguintes vantagens:Propriedades de supressão de fumaça e de enchimento, e não produz poluição secundária; tem alta brancura e baixo poder de cobertura para corantes; tem resistência moderada ao desgaste e bom desempenho de moldagem e processamento;Pode produzir efeitos sinérgicos retardadores de chama com uma variedade de outras substâncias; é abundante em origem e de baixo preço.
Como retardador de chama, o hidróxido de alumínio tem muitas propriedades excelentes, mas também tem algumas deficiências, principalmente: (1) fraca eficiência retardador de chama, grande quantidade de adição;(2) forte polaridade e hidrofilidade3) baixa temperatura de desidratação, a principal reação de desidratação é concluída na faixa de 200-320°C.As temperaturas de mistura e moldagem de muitos termoplásticos e borracha de alta temperatura excedem 220°CPor conseguinte, se o hidróxido de alumínio for adicionado durante o processamento, desidratará para formar bolhas, afetando as propriedades mecânicas do produto.A fraca estabilidade térmica do hidróxido de alumínio tem sido sempre a principal razão para a sua utilização limitada em materiais de borracha e plásticos de alta temperaturaEste é também um dos tópicos quentes no campo da investigação de materiais retardadores de chama nos últimos anos.
2 Métodos para melhorar a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio
A baixa estabilidade térmica do hidróxido de alumínio é uma de suas deficiências como retardador de chama.
2.1 Revestimento de superfície
Após o revestimento da superfície, uma camada de revestimento pode ser formada na superfície do hidróxido de alumínio, o que pode melhorar a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio até certo ponto.Após o revestimento do hidróxido de alumínio, a taxa de difusão do vapor de água diminui quando se decompõe termicamente, o que pode atrasar a reação de decomposição.A concentração de moléculas de água na superfície do núcleo de hidróxido de alumínio aumenta, isto é, a pressão parcial de vapor de água de equilíbrio da reação de decomposição de hidróxido de alumínio aumenta e a temperatura de decomposição aumenta em conformidade.
O revestimento de superfície de hidróxido de alumínio refere-se à utilização de determinadas substâncias que contenham elementos como P, N, Ti, Zr, Si, Mg, Ca, etc., como modificadores,que reagem com hidróxido de alumínio num determinado sistema (reação física ou química), ou reagem com certas substâncias do sistema para formar uma camada de revestimento na superfície do hidróxido de alumínio.
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 um núcleo de hidróxido de magnésio revestimento de oxigénio de alumínio.A temperatura de decomposição térmica inicial do retardador de chama composto de alumínio-magnésio preparado pode ser aumentada para 260°CApós o preenchimento com polímeros orgânicos, o seu índice de oxigénio pode atingir 33, atingindo o nível de retardador de chama.Após o produto ser preenchido com polímeros orgânicosApós Zhou Xiangyang et al. utilizaram o modificador de compostos PNC para hidróxido de alumínio de revestimento úmido,a temperatura inicial de perda de água do hidróxido de alumínio aumentada em 21°C, e a dispersão do pó foi melhorada ao mesmo tempo. 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, mas também melhorar significativamente a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio.
O processo de tratamento do revestimento de superfície de hidróxido de alumínio é simples e o custo do tratamento é baixo.A desvantagem é que o intervalo de aumento da temperatura de decomposição do hidróxido de alumínio é limitado.
2.2 Tratamento com compostos químicos
A composição química de hidróxido de alumínio refere-se a um método de composição química com outras substâncias em determinadas condições para formar novas substâncias.Este é um método eficaz para aumentar a temperatura de decomposição do hidróxido de alumínioA reação entre o hidróxido de alumínio e o ácido oxálico pode gerar oxalato de alumínio básico. O oxalato de alumínio básico tem boa estabilidade térmica abaixo de 330 °C e se decompõe quando excede 450 °C.Suas propriedades retardadoras de chama são semelhantes ao hidróxido de alumínioDevido à melhor estabilidade térmica, tem boas propriedades e pode ser utilizado para nylon, PBT, PET e outros polímeros.Ácido fosfórico reage com hidróxido de alumínio para formar fosfato de alumínio pentavalente, que mantém uma boa estabilidade térmica quando a temperatura excede 350°C. O fosfato de alumínio tem um efeito retardador de chama muito bom em polímeros que contêm oxigénio, como o poliéster termoplástico,PBTA concentração de oxigénio pode ser de cerca de 10%, o PET e a poliamida, e a quantidade de adição é pequena.A composição química do hidróxido de alumínio pode melhorar significativamente a estabilidade térmica do hidróxido de alumínioNo entanto, é difícil aplicar alguns métodos de composição química em larga escala.
2.3 Tratamento de alta purificação
A alta purificação refere-se à melhoria da pureza do hidróxido de alumínio e à redução do teor de matéria iônica insolúvel no hidróxido de alumínio, especialmente Na2 O, para quea fracção de massa de NaO 2O é inferior a 0,2%.O produto tem baixo teor de Na2O conteúdo, é ultrafine, tem uma grande superfície específica e possui excelentes propriedades elétricas.A alta purificação do hidróxido de alumínio pode aumentar significativamente a temperatura de decomposição do hidróxido de alumínio e melhorar algumas propriedades especiais dos retardadores de chamaNo entanto, este método é difícil de preparar produtos, tem um alto custo e tem uma escala de aplicação limitada.
2.4 Tratamento de desidratação parcial
Após o hidróxido de alumínio ser aquecido, parte da água química é removida, o número molecular aparente da água química é reduzido,e uma parte do hidróxido de alumínio é transformada de gibbsite em estrutura de boehmite, que melhora a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio. Após o hidróxido de alumínio ser parcialmente desidratado e depois modificado com matéria orgânica, o produto resultante tem uma elevada estabilidade térmica,não é higroscópicaEste método remove parte da água cristalina da estrutura de hidróxido de alumínio,que reduzirá as suas propriedades retardadoras de chama até certo ponto.
3 Conclusão
O hidróxido de alumínio é um retardador de chamas com excelentes propriedades abrangentes, e a sua fraca estabilidade térmica é uma das suas deficiências.Os métodos para melhorar a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio incluem revestimento de superfícieO processo de revestimento de superfícies é o mais estudado e o processo de revestimento de superfícies é flexível.Pode ser combinado com o processo de preparação do retardador de chama de hidróxido de alumínio existenteEste método não altera a estrutura cristalina do retardador de chama de hidróxido de alumínio, mas apenas adiciona uma camada de revestimento à sua superfície,que pode melhorar a estabilidade do hidróxido de alumínio até certo pontoO tratamento químico de compostos altera completamente a estrutura cristalina do hidróxido de alumínio, melhorando efetivamente a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio,e o custo de processamento é relativamente elevadoA utilização de compostos químicos de baixo custo para melhorar a estabilidade térmica do hidróxido de alumínio é uma direcção que precisa de ser reforçada.
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