Méthode pour améliorer la stabilité thermique du retardateur de flamme à l'hydroxyde d'aluminium

1 Caractéristiques du retardateur de flamme à l'hydroxyde d'aluminium

L'hydroxyde d'aluminium utilisé comme retardateur de flamme est principalement de l'hydroxyde d'aluminium α, souvent exprimé sous forme d'α-A1 ((OH)₃, qui appartient au système monoclinique et est une poudre blanche cristalline ou amorphe.₂Je vous en prie.₃et H₂O lorsqu'il est chauffé. L'absorption de chaleur mesurée dans la plage de 240 à 500 °C est de 1967 2 kJ/kg. La chaleur absorbée pendant le processus de décomposition est la principale raison de son effet ignifuge.

Parmi tous les retardateurs de flamme, l'utilisation de l'hydroxyde d'aluminium représente plus de 40%, principalement parce que l'hydroxyde d'aluminium retardateur de flamme présente les avantages suivants:Propriétés anti-fumée et de remplissage, et ne produit pas de pollution secondaire; il a une blancheur élevée et un faible pouvoir de couverture pour les colorants; il a une résistance à l'usure modérée et de bonnes performances de moulage et de traitement;il peut produire des effets synergiques de retardateur de flamme avec une variété d'autres substances; il est abondant et peu coûteux.

En tant que retardateur de flamme, l'hydroxyde d'aluminium possède de nombreuses excellentes propriétés, mais présente également quelques lacunes, principalement: 1) faible efficacité de retardateur de flamme, grande quantité d'addition;(2) forte polarité et hydrophilie, faible compatibilité avec les matériaux polymères non polaires; (3) basse température de déshydratation, la réaction de déshydratation principale est terminée dans la plage de 200-320°C.Les températures de mélange et de moulage de nombreux thermoplastiques et caoutchoucs à haute température dépassent 220 °CPar conséquent, si de l'hydroxyde d'aluminium est ajouté pendant le traitement, il se déshydrate pour former des bulles, ce qui affecte les propriétés mécaniques du produit.La faible stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium a toujours été la principale raison de son utilisation limitée dans le caoutchouc et les matières plastiques à haute températureC'est aussi l'un des sujets les plus en vogue dans le domaine de la recherche sur les matériaux ignifuges ces dernières années.

2 Méthodes pour améliorer la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium

La faible stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium est l'une de ses lacunes en tant que retardateur de flamme.

2.1 Couche de surface

Après revêtement de surface, une couche de revêtement peut se former sur la surface de l'hydroxyde d'aluminium, ce qui peut améliorer la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium dans une certaine mesure.Après revêtement de l'hydroxyde d'aluminium, le taux de diffusion de la vapeur d'eau diminue lors de sa décomposition thermique, ce qui peut retarder la réaction de décomposition.la concentration des molécules d'eau à la surface du noyau d'hydroxyde d'aluminium augmente, c'est-à-dire que la pression partielle de vapeur d'eau d'équilibre de la réaction de décomposition de l'hydroxyde d'aluminium augmente et que la température de décomposition augmente en conséquence.

Le revêtement de surface à l'hydroxyde d'aluminium fait référence à l'utilisation de certaines substances contenant des éléments tels que P, N, Ti, Zr, Si, Mg, Ca, etc. comme modificateurs,qui réagissent avec l'hydroxyde d'aluminium dans un certain système (réaction physique ou réaction chimique), ou réagissent avec certaines substances du système pour former une couche de revêtement sur la surface de l'hydroxyde d'aluminium.

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, formant un noyau d'hydroxyde de magnésium recouvert d'oxyde d'aluminium.La température initiale de décomposition thermique du retardateur de flamme composite aluminium-magnésium préparé peut être portée à 260°C.Après remplissage avec des polymères organiques, son indice d'oxygène peut atteindre 33, atteignant le niveau de retard de flamme.Une fois le produit rempli de polymères organiques, tous les principaux indicateurs de performance mécanique sont meilleurs que les exigences standard.la température initiale de perte d'eau de l'hydroxyde d'aluminium augmentée de 21°C, et la dispersion de la poudre a été améliorée en même temps. 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, mais améliore également de manière significative la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium.

Le procédé de traitement du revêtement de surface à l'hydroxyde d'aluminium est simple et le coût du traitement est faible.L'inconvénient est que la plage d'augmentation de la température de décomposition de l'hydroxyde d'aluminium est limitée..

2.2 Traitement des composés chimiques

La composition chimique de l'hydroxyde d'aluminium fait référence à une méthode de composition chimique avec d'autres substances dans certaines conditions pour former de nouvelles substances.C'est une méthode efficace pour augmenter la température de décomposition de l'hydroxyde d'aluminiumLa réaction entre l'hydroxyde d'aluminium et l'acide oxalique peut générer de l'oxalate d'aluminium de base.Ses propriétés ignifuges sont similaires à celles de l'hydroxyde d'aluminiumEn raison d'une meilleure stabilité thermique, il a de bonnes propriétés et peut être utilisé pour le nylon, le PBT, le PET et d'autres polymères.L'acide phosphorique réagit avec l'hydroxyde d'aluminium pour former du phosphate d'aluminium pentavalentLe phosphate d'aluminium a un très bon effet ignifuge sur les polymères contenant de l'oxygène tels que le polyester thermoplastique.PBTL'indice d'oxygène peut atteindre plus de 40% avec seulement 15% à 20%.La composition chimique de l'hydroxyde d'aluminium peut améliorer considérablement la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminiumEn même temps, il est difficile d'appliquer certaines méthodes de composition chimique à grande échelle.

2.3 Traitement à haute purification

La haute purification se réfère à l'amélioration de la pureté de l'hydroxyde d'aluminium et à la réduction de la teneur en matière ionique insoluble dans l'hydroxyde d'aluminium, en particulier en Na_{2 O, de sorte que}la fraction de masse de Na_{Le 2O est inférieur à 0,2%.}Le produit contient peu de Na₂O, est ultrafin, a une grande surface spécifique et possède d'excellentes propriétés électriques.Une purification élevée de l'hydroxyde d'aluminium peut augmenter de manière significative la température de décomposition de l'hydroxyde d'aluminium et améliorer certaines propriétés spéciales des retardateurs de flammeCependant, cette méthode est difficile à préparer, coûte cher et a une portée d'application limitée.

2.4 Traitement de déshydratation partielle

Après chauffage de l'hydroxyde d'aluminium, une partie de l'eau chimique est enlevée, le nombre moléculaire apparent de l'eau chimique est réduit,et une partie de l'hydroxyde d'aluminium est transformée d'une structure de type gibbsite en une structure de type boehmite, ce qui améliore la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium. Après une déshydratation partielle de l'hydroxyde d'aluminium puis une modification avec de la matière organique, le produit obtenu a une grande stabilité thermique,est non hygroscopiqueCette méthode élimine une partie de l'eau cristalline dans la structure d'hydroxyde d'aluminium,qui réduira ses propriétés ignifuges dans une certaine mesure.

3 Conclusion

L'hydroxyde d'aluminium est un ignifuge aux excellentes propriétés globales, et sa faible stabilité thermique est l'un de ses inconvénients.Les méthodes pour améliorer la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium comprennent le revêtement de surface.Le revêtement de surface a été le plus étudié et le procédé de revêtement de surface est flexible.Il peut être combiné avec le procédé de préparation du retardateur de flamme d'hydroxyde d'aluminium existantCette méthode ne modifie pas la structure cristalline du retardateur de flamme à l'hydroxyde d'aluminium, mais ajoute seulement une couche de revêtement à sa surface,qui peut améliorer la stabilité de l'hydroxyde d'aluminium dans une certaine mesureLe traitement chimique du composite modifie complètement la structure cristalline de l'hydroxyde d'aluminium, améliore efficacement la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium,et le coût de transformation est relativement élevéLe composite chimique à faible coût pour améliorer la stabilité thermique de l'hydroxyde d'aluminium est une direction qui doit être renforcée.