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关键词:高分子材料新型材料市场应用农业领域
1.前言
随着社会的发展,我国的科技有了崭新的发展机会以及广阔的发展平台,高分子材料科学也处速发展的状态。经过多年的发展,高分子材料已经在我国市场上的多个领域得到了十分广泛的应用。值得一提的是,合成高分子材料凭借着其独特的优良性质以及相对良好的使用性能,在市场上已经占据了比较重要的地位。伴随着时代的持续发展,人们对新型高分子材料也相应的提出了更高的要求,因此,为了适应人类的需要,对新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料简述
高分子化合物是高分子材料的组成基础,构成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以,高分子材料所具有的性质便是其构成基础聚合物所具有的性质了,其含有的主要材料所具有的特性,便是这种高分子材料的特征性能。目前,高分子材料和无机非金属材料以及金属材料是在当前的市场上应用的材料主体,是应用性材料科学的主要内容。在三者当中,属高分子材料最受欢迎,由于其优良的性能得以广泛的应用,在整体的新型材料的市场上都占据着重要的地位。在全球范围内的材料市场上,高分子材料的发展一直都没有停止,反而是以高速的发展形态展现在人类的面前。例如,合成树脂的数量在十年之内几乎增加了一百倍,高分子材料的飞速发展,给人类的生活带来了极大的便利以及翻天覆地的变化。塑料便是一种典型的高分子材料,塑料的用途广泛,传统的木材和水泥的年产量加起来也远远没有塑料的产量高。合成橡胶的产量也大于天然橡胶的产量,合成纤维一年的产量几乎达到了羊毛和棉花等人造纤维或者天然纤维总产量的二倍之多。还要合成树脂的发展等等。但是,即使高分子材料在我国取得了很大的研究进展以及生产应用,但是相比于世界上的发达国家,我国的科技仍然是较为落后,与各大发达国家存在着较大的距离。
高分子材料于一九三零年问世,至今已经发展了将近九十年的时间。但是一直到二十世纪末期,高分子材料才正式收到人类的重视和研究。科技处于不断的进步当中,人类对新型高分子材料的需求也在不断增加。例如大家都熟知的纳米材料,纳米高分子材料是一种聚合物基材以及纳米微粒的复合材料,这种材料具有独特的优良性质,在研究纳米材料的时候,要以其潜在的性质为依托,寻找最有效、迅速的开发方式。
2.新型高分子材料的应用概述
高分子材料作为材料市场的后起之秀,发展速度十分迅速。并且在整个材料市场上的应用十分广泛,在各行各业,在我们生活中的各个角落都能见到高分子材料的身影。例如在功能材料方面随处可见高分子材料,在结构材料方面高分子材料也表现出其难以比拟的优势。新型高分子材料的主要分类为:光功能材料和高分子分离膜,高分子复合材料以及该分子磁性材料。所谓光功能材料即是指这种材料能够对光进行吸收和转换,或者透射和储存。所谓高分子分离膜材料,其本身是一种薄膜性质的材料,即是利用高分子材料来制作成的一种具有半透性质的过滤膜,它的典型特征是选择透过性。这种材料对环保工作等做出了重要贡献,并且分离效率高,使用条件好。所谓高分子复合材料是指有多种具有不同的性质的物质所复合而成的多相材料。这种材料聚集了多种材料的特征,优势十分明显,例如复合材料能够同时具备耐高温和高强度等多种优点。所谓高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一种复合形式,也属于高分子复合材料的一种。这些新兴的高分子材料已经渗透进了人类生活的各个领域,在医疗行业以及工业行业都做出了重大的贡献
3.举例说明新型材料在农业领域的应用
科技的进步无疑大大促进了农业的发展,我国是一个农业大国,新兴材料在农业领域的应用,对促进农业的发展发挥了很大的作用。
在我国农业以及工业的生产领域,木塑复合材料的应用十分常见,木塑复合材料大多应用在农业领域,这种高分子材料具有以下优点:韧性好,较高的强度,可再生性好并且能够耐腐蚀。因此,木塑复合材料能够在一定程度上取代传统的钢铁材料,故在我国农业领域具有广泛的应用前景。在我国大片的庄稼地中,大量存在着秸秆这种新型材料,我国对秸秆加以利用的研究已经投入了很大的精力。秸秆用于沼气发电,秸秆用于提取纤维素制作高能燃料等,将秸秆作为一种重要的新型材料仍然需要研究。部分农作物的生长需要在温室中进行,因此温室大棚便是农业领域当中的必需品。新型温室大棚保温材料能够在白天充分吸收阳光,并自动进行恒温工作的处理,在夜晚能够使大棚内维持同样的温度和空气中的湿度。这种采用新型温室大棚保温材料的温室能够使植物自然生长,提高了农业产量和质量。对于温室材料的研究,最主要的研究性能便是其保温性能。新型温室保温材料的研究意义重大。
4.新型材料的发展前景
我们现在共同的目标是可持续发展,新型材料的开发能够满足人类对可持续发展目标的推进,新型材料能够凭借其优良的性能以及可重复利用的特点为人类社会的发展做出重要贡献。但是,我们要时刻铭记,新型高分子材料的发展要坚持以下原则:首先,新型高分子材料的使用不能对环境产生污染,其次,新型高分子材料要尽量追求成本低廉,能够满足大部分人的需求。目前我国所研究出的新型高分子材料大多价钱昂贵,因此,寻找廉价的基础材料作为高分子材料的生产成本至关重要,原材料的选取和加工工艺的选择都是未来新型高分子材料的研究重点问题之一,人类也从未停止过对新型高分子材料的探究工作。同时,要对新型高分子材料进行宣传,让大家都有所了解,才能提高高分子材料的利用率。最后再次强调,不能以牺牲环境为代价去发展新型高分子材料,才能让这种高分子材料对我们的社会发展发挥重要的作用。
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木塑复合材料的性能优势
PVC/木粉复合材料挤出微发泡制品兼有具比纯木材和塑料产品的更优良的性能,不仅性能达到了真正仿木的效果,而且其加工成本也比木制品低很多,它的产生给木制品行业带来了一次革命性的跨越,也塑料加工行业注入了新的血液和活力。
(1)木粉复合材料的表面经过处理后,能形成一层高分子膜覆在材料的表面,其吸水率要比材料本身小2%左右,防水性能要好于木材,而且能阻绝霉菌滋生,使木粉的防霉能力也得到了提高。
(2)木粉复合材料能根据要求制成各种形状和纹理的制品,外形美观无色差,材料利用率高,无加工剩余物,能回收再利用,是一种节能又环保的材料。
作为一种新型的木材替代品,它可以广泛应用于建筑装饰和包装等领域,绝大多数的室内外装饰建材均可用PVC来制造。PVC木塑彻底抛弃原木的缺点,改进了原木的不足,保留了原木特有的木质感。同时PVC木塑材料可根据不同木种和颜色生产出不同等级、不同规格、不同颜色的制品。由于生产过程采用挤出成型,可实现自动连续生产,长度任意裁定,这是原木所不能及的。PVC制品现已收到全球广泛的重视,被誉为绿色环保新型材料,具有广阔的发展前景。
试验
·木粉种类对材料性能的影响
在本实验中,采用了50目,80目,100目,120目的干燥木粉,在填充量为40份时与PVC基体复合,测试复合材料的冲击性能、熔融指数、热变形温度。一般来说,填料的颗粒粒径越小,假如它能分散的均匀,则填充材料的力学性能越好,但同时颗粒的粒径越小,要实现起均匀分散越困难,需要更多的助剂和更好的加工设备,而且颗粒越细所需要的加工费用越高,因此要根据需要选择适当粒径的填料。
一般情况下,当填料粒径较大时,填料在体系中的分散较困难,随粒径减小分散性提高,当粒径降到一定范围时,由于填料颗粒的团聚现象加剧,分散性也变差。
·木粉填充量对材料性能的影响
本实验通过分别加入10%NaOH浸泡的100目干燥木粉4克、8克、12克、16克以及其他助剂,再加入PVC树脂20克,密炼15分钟,温度要求达到178℃左右,得到的结果如下:
(1)随着木粉填充量的增加,复合材料的熔融指数降低, 聚合物流率的均匀性变差。
(2)随着木粉填充量的增加,复合材料的维卡软化点升高。木份颗粒属于天然高分子纤维,它是一种刚性材料,在高温下变形较小。当木份含量增加时,木粉在体系中的体积比升高,复合材料的刚性增大,模量升高。同时,PVC大分子链的各运动单元由于受到木粉颗粒的限制热运动能力变差,减少了PVC大分子链因温度升高而蜷曲的倾向,材料的粘度升高,材料的耐热变形能力提高。
(3)随着木粉填料量的增加,材料的冲击强度下降。原因是,作为分散相的木粉在基体中起到应力集中物的作用,它不会受力变形,也不能终止裂纹或产生银纹吸收冲击能,因此使填充体系的脆性增加。随着木粉填充量的增加,由于木粉密度低,填料所占据的体积比增大,同时木粉颗粒分散性变差,颗粒堆砌严重,不仅提供了更多的应力集中点,而且更严重地影响了作为主要受力部分的PVC基体的连续性,从而使复合材料的冲击强度下降。
结束语
土建工程作为建筑工程的重要组成部分,其对推动社会发展做出了巨大的贡献。近年来随着我国经济的发展,我国科学技术也随之迅速发展,各国的综合实力都得到了整体性的提升,在这种压力倍增的环境下,我国建筑市场的竞争也越发的激烈。在激烈的市场竞争中,各企业要站稳脚跟就要从自身的土建工程施工技术入手。笔者认为应从以下几方面入手加大新技术的研发力度:第一,大力投入科学技术。在如今这个科学化、信息化的时代背景下,谁能够在科技和信息上取得进步,谁就能够站在时代的最前沿,所以,企业要将科技与土建工程技术结合起来,通过科技为自己赢得先机,在竞争中占有优势。同时,需要注意的是在应用科技的过程中,要着眼于全世界,而不要仅仅局限于国内,吸取国外的先进技术,结合国内的实际情况,取其精华部分,发展符合我国国情的土建工程新技术。第二,完善工作人员专业知识。在土建工程项目施工中,要研发新技术就要先完善工作人员的专业知识,企业方面要组织全体员工进行培训,提高员工的专业知识和技术能力,将目前最先进的知识和信息教授给员工,为土建工程新技术的研发打下良好的基础。第三,加强管理,在土建施工过程中,要加强管理,完善施工工作制度,约束工作人员的作业行为,使每位作业人员都拥有强烈的责任意识并肩负着重任,从而确保土建工程质量。第四,提高作业人员专业素质。土建工程施工过程中,有很多的施工细节要求工作人员必须具有专业的素质,可以正确的判断和分析,避免由于工作人员的失误而影响施工质量。
2土建工程新技术的研发思考
2.1新型结构振动控制技术
在土建工程新技术的研发过程中,很多人认为单纯技术方面的研究,不会对现阶段的土建工程产生多大的影响,人们的这种观点与社会发展存在偏差。我们从客观角度来看这件事情,单纯的技术研究虽然有一定的劣势,但是我们也要看到其表现出的较大的优势,社会倡导多元化发展,但应当是建立在专一基础上,必须要精通一项技术才行。基于此,土建工程技术在新型结构振动控制技术上取得了很大的成就,将从前难以解决的问题有效解决,将土建工程质量提升到新高度,为百姓提供了一个安全舒适的居住环境。该项技术通过在建筑物上安装控制装置,将建筑整体的结构振动降低,同时提高了建筑物的抗震和防风性能,有效缓解了因风力建筑物产生的震动,以及增强了地震多发地区建筑物的抗震能力。主动调频阻尼器、主动质量阻尼器是目前土建工程中广泛应用的结构震动控制装置。
2.2新型高分子材料应用
高分子材料在土建工程建设中被广泛应用,此类材料不但能够确保土建工程质量,而且还可以将土建工程的使用寿命延长,在环境上符合规定要求,同时也满足了百姓的生产生活需求。下面对新型高分子材料做简要分析。
2.2.1土工复合材料
在土建工程新技术研发中,仅靠单一的新技术材料无法满足社会需求,应进行全面系统的研究,采用多元化材料才能促进土建工程发展。土工复合材料作为高科技材料,在土建工程建设中广泛应用,并发挥出了理想效果,此类材料作用于土体,发挥着保护土体、改良土体性质和提高土体强度的作用,土体的承重性能、排水性能都得到了提高,此种材料在土建工程中倍受青睐。另外,土工织物具有耐侵蚀和耐腐蚀的优点,在环境保护和水利设施中得到广泛应用,超轻填土材料可有效改善软土地区的土壤强度,其在铁路、公路交通设施建设中被广泛应用。
2.2.2高性能混凝土技术
高性能混凝土技术在土建施工中的运用,使混凝土的性质得到了改善,同时建筑整体的坚固性和抗震性能也随之增强,被广泛应用于大跨度建筑和高层建筑中。目前常用高分子材料有浸渍高分子混凝土、聚合物混凝土、碳纤维材料复合混凝土和高性能混凝土等,这些材料在土建工程建设中的应用较为普遍,已经很少有土建工程施工没有使用高分子材料,由此不难看出高分子材料具有广阔的发展前景。
2.2.3高分子化学灌浆材料
从目前土建工程新技术的研发不难看出,其材料的变化表明技术的不断进步,材料的运用不仅需要与技术的有机融合,还要重新组合材料自身结构。高分子化学灌浆材料在技术和材料方面都付出了很大的努力,突破了原材料的缺陷,同时也符合相关规定标准,该项技术是土建工程新技术研发的重大突破,运用高分子化学灌浆材料能够确保土建工程进度和质量,充分发挥出土建工程的功能性。作为新兴技术其在土建工程中应用的时间较短,但是其表现出的化学性能优势,在对建筑的加固和防渗方面发挥出重要作用。目前,常用的高分子化学灌浆材料有聚氨酯类灌浆材料、环氧树脂类灌浆材料等等。
2.3新型岩溶注浆技术
土建工程所涉及的施工范围越来越广,工程建设也越来越复杂,这要求土建工程技术必须要进行整体性的革新。在土建工程建设中传统的注浆技术已经逐渐的退出,为保证土建工程进度和质量,并在经济和社会效益方面得到进一步的提升,必须要将基础性的注浆技术提升。岩溶地貌是可溶性岩石常年受到流水溶蚀和侵蚀,加之受到重力作用,产生塌陷和崩落而产生的一种地质现象。地下溶洞如果没有得到妥善的处理,会为土建工程安全埋下巨大的隐患,在岩溶地貌区施工中遇到溶洞,可以采取地质勘测技术配合注浆法,将溶洞的内部空间处理好,增加溶涧内部填充物的强度,使桩基更坚固,从而确保土建工程项目顺利实施。目前,新型岩溶注浆技术在土建施工中广泛应用,该项技术不仅具有节约成本的优势,并且可以使土建工程在短时期内实现理想的效果。
在这种情况下,由中国工程院环境与纺织工程学部、中国化学纤维工业协会、东华大学、中国纺织工程学会、杭州市萧山区人民政府共同主办的高性能纤维与复合材料工程前沿技术研究高层论坛暨“2015年(萧山)中国纺织工程学会化纤专业委员会学术年会”于7月14~16日在浙江萧山隆重召开。
中国工程院院士郁铭芳、周翔、孙晋良、蒋士成、姚穆、俞建勇,国家发改委产业协调司巡视员贺燕丽、机械装备处处长吴卫,工信部消费品司处长陈新伟,中国化学纤维工业协会会长端小平,浙江省发改委产业处处长金菊萍,中国国际工程咨询公司石化轻纺处处长乐有华,杭州市萧山区区委副书记、区长卢春强等领导出席了本届会议。除此之外,还有来自相关行业的专家学者、企业代表等共300人参加了本届会议。会议开幕式由蒋士成主持。
提升行业水平的重要引擎
新材料是支撑我国战略性新兴产业的基础材料,是发展先进制造业和高技术产业的物质基础,是全球发展最快和最活跃的科学技术领域之一。其技术和产业的发展水平与规模,已成为衡量一个国家综合国力的重要标志。高性能纤维及其复合材料是新材料中最重要的组成部分,其应用关系到人类社会进步、经济发展和国防建设,是构筑低碳经济、环境友好和国家高技术产业发展的关键材料,对促进国民经济相关部门的创新发展、产业升级换代与提升国家竞争力至关重要。
对此,蒋士成在致辞中也表示,高性能纤维与复合材料是战略物资,如果能广泛推广在民用领域的应用,将减少交通工具能耗和二氧化碳的排放。更重要的是,将提升制造业的科技水平,提高制造业的竞争力,对“中国制造2025”具有重要意义。
东华大学材料学科教授、纤维材料改性国家重点实验室副主任余木火在会议上表示,纤维增强复合材料比强度最高,几十年来,几乎成为发达国家纤维实力的象征之一,“中国制造2025”核心竞争力之一就是轻质高强材料。“2015年1月9日,美国宣布了其先进复合材料计划,在中国我们也需要重视高性能纤维的发展,把高性能纤维的研发和应用落到实处。”余木火如是说。
市场潜力有待挖掘
会上,端小平做了题为《高性能纤维发展现状及建议》的主题发言。他指出,在新常态下,虽然各领域的改革措施都在逐渐推出,但整体环境仍面临着经济增速放缓、新的经济增长力尚未形成等因素的挑战。在全球范围内航空航天、汽车和工业用领域创新技术不断涌现和对新材料需求快速增长的牵引下,高性能纤维出现了新一轮的扩张和布局,更加注重技术、产品、市场和服务的全方位竞争。目前,我国高性能纤维行业在稳定生产技术、拓展应用技术和装备研发、下游产品开发等全产业链建设方面都有了明显进步。除此之外,在技术积累、投资热情和宏观政策等方面,较之前也有了明显进展。
总体而言,我国主要高性能纤维已经实现了规模化生产,少数品种更是达到了国际先进水平,具备了一定的国际竞争力。
与此同时,发达国家在高性能纤维发展方面都没有停下脚步,市场上对高性能纤维的需求也在不断增长。面对着有待深挖的市场潜力,国内的高性能纤维行业也应该主动出击,谋求更为广阔的发展前景及空间。
多方面应用百花齐放
“高性能纤维的应用相当广泛。比如,国产碳纤维已经在民用航空、风能发电、机械制造和轨道交通等领域取得了较大的进展;国产的通用型对位芳纶的应用也已经做到了室内光缆、摩擦密封和橡胶领域,比例可以达到90%;高强型对位芳纶已经实现了小批量生产,并通过了军队排爆服等装备应用的定型;超高分子量聚乙烯纤维在防弹无纬布、防切割手套和绳缆方面,市场比例也在不断扩大。”端小平介绍道。
来自奥新新能源汽车有限公司和中国南车株洲时代新材料科技股份有限公司的代表则介绍了高性能纤维在自己企业研发应用中的一些情况。
奥新新能源汽车总经理史践在会上表示,作为中国汽车工程学会“汽车轻量化技术创新战略联盟伙伴单位”,奥新希望可以研发和制造出高效、节能、零排放、低噪音的电动汽车,而这些都要依赖高性能纤维。在奥新二工厂进行的新能源汽车关键零部件研发及产业化项目、在三工厂进行的纯电动碳纤维轻量化乘用车及关键零部件项目,都是企业和高性能纤维联姻的示例。
“南车株洲在交通领域高性能轻量化复合材料的应用方面也有着一定的实践,比如尼龙、芳纶、阻燃轻质板材、纤维增强塑料等等。从目前情况来看,高性能轻量化复合材料已经应用于现代交通领域装备的结构承力件、绝缘部件、内外饰件等各个部件,并在这些应用中充分展示了其巨大的性能优势。今后,我们还将更加关注并且深入研究更多我国尚未具有自主知识产权的新型高分子材料及其制造技术。”南车株洲的副总工程师姜其斌说。
发展瓶颈尚待解决
关键词:氢氧化镁;阻燃剂;表面改性
卤系阻燃剂虽然具有较好的有机聚合物材料阻燃性能,但材料一经燃烧产生大量的有毒气体,严重危害身体健康,加之北美西欧等国家已经取缔卤系阻燃剂的使用,发展新型有效的无卤阻燃剂成为研究的热点。新型无机阻燃剂氢氧化镁用于材料的阻燃不产生有毒物质,具有安全环保的特点,在高分子材料中应用广泛。本文对氢氧化镁阻燃剂的特点进行了论述,重点对其改性研究进行了阐述。
1 氢氧化镁阻燃剂特点
氢氧化镁是白色粉末状的六角形或无定性的片状结晶,其密度为2.39g/cm3,难溶于水,18℃时的溶解度为9*10-3g/L。Mg(OH)2的起始热分解温度比Al(OH)3要高,接近300℃。其最大分解峰温比Al(OH)3高约100℃,约400℃[1,2]。氢氧化镁阻燃性能来源于其特殊的热分解性能。氢氧化镁受热分解为氧化镁和水蒸气。总结其阻燃机理和特点如下[3,4]:
(1)氢氧化镁热分解产生的水蒸气可有效稀释氧气浓度,阻碍燃烧;
(2)氢氧化镁的热容大,热分解过程中可有效降低高分子基材所吸收的热能,使高分子基材的热分解有所延缓;
(3)氢氧化镁形成的表面炭化层可以延缓燃烧,并能够抑制分解气体的燃烧;
(4)氢氧化镁分解吸收大量的热量,降低被阻燃材料的温度,可有效延缓高聚物分解速度;
(5)氢氧化镁热分解产生的氧化镁本身就是优良的耐火材料,覆盖于高分子基材表面能够隔绝空气使燃烧受阻;
(6)氢氧化镁用作阻燃剂时添加量较大才能提高高聚物的难燃性。
虽然氢氧化镁因其独特的热分解特性赋予其阻燃和抑烟的特性,但氢氧化镁用于高分子基材的阻燃仍受到一定的限制。首先,氢氧化镁具有^高的表面能,未经改性的氢氧化镁易于团聚,分散性能差。其次,氢氧化镁具有很好的亲水性能,而多数聚合物基体材料则是疏水的,两者的相容性差,氢氧化镁过量使用时影响高分子基材的加工性能和力学性能。此外,高填充氢氧化镁导致无机阻燃剂与基体材料的界面处产生裂纹的“夹生”现象[5]。改善氢氧化镁与高分子基材的相容性并保证基材的加工性能和力学性能的有效途径是对氢氧化镁进行表面改性。具有片状特殊形貌的氢氧化镁填充高分子基材时,除具有阻燃抑烟作用外,还具有因特殊形貌与其他阻燃剂协同增强阻燃的效果。
2 氢氧化镁的表面改性
氢氧化镁作为新型无卤阻燃剂具有抗酸、阻滴、高效促基材成碳及无毒环保等特点,广泛应用于塑料、橡胶及树脂等领域[6]。但氢氧化镁的表面具有很强的极性,其晶体表面的正电荷使其具有较强的亲水性,与疏水性高分子基材相容性差。氢氧化镁阻燃剂必须经过改性才能在确保高分子基材力学性能的基础上具有一定的阻燃效果[7]。目前,表面改性是制备改性氢氧化镁的重要方法,包括表面化学改性和表面包覆改性。
2.1 氢氧化镁的表面化学改性
经过改性的氢氧化镁其表面特性可以由亲水性转变为疏水性,能够与疏水高分子基材很好地相容。采用表面活性剂或偶联剂对氢氧化镁改性,可通过表面改性剂或偶联剂与氢氧化镁表面的化学反应或化学吸附改变其表面性能,使其有更加疏水并增加与高分子基材的相容性,改善材料的阻燃性能和力学性能[8]。
袁源[9]等以N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷为偶联剂对超细Mg(OH)b进行了表面改性,改性后的氢氧化镁由于其表面的硅氧烷结构使其亲水性降低分散性能提高。尹燕[10]等开展了采用硅烷偶联剂(A-1100)和钛酸酯(TC-101)的复合型表面活性剂对氢氧化镁晶须进行改性的研究。通过活性指数、比表面积、抑烟效果等测定,经过改性的氢氧化镁的分散性能更好。此外,硅烷偶联剂和钛酸酯同时使用时具有协同增强氢氧化镁表面性能的特点,经复合改性剂改性后氢氧化镁的活性指数和抑烟效果更加突出,该研究为复合表面活性剂改性氢氧化镁的研究提供了参考。贾静娴[11]研究了硬脂酸锌对氢氧化镁阻燃剂的改性效果。改性氢氧化镁与液体石蜡的相容性较好,能够在液体石蜡中较好地分散,这是源于经硬脂酸锌改性的氢氧化镁其亲水性表面变为疏水性表面。白俊红[12]以聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚和对乙酰氨基酚为表面改性剂,采用直接沉淀法和超重力法制备阻燃级氢氧化镁。所制备的氢氧化镁具有纯度高、分散性好、粒径小且分布均匀、阻燃性能好的特点。经过对比实验研究,采用聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚和对乙酰氨基酚添加量分别为3.0%、5.0%和2.0%时,所制备的氢氧化镁的自然沉降速率最大,滤饼比阻最小,分散性能最好。氢氧化镁的表面化学改性研究应选择合适的表面改性剂,并优化改性条件以获得性能最优的氢氧化镁阻燃剂。
2.2 氢氧化镁的表面包覆改性
表面包覆改性不同于表面化学改性,采用表面包覆方法改性氢氧化镁时包覆剂与氢氧化镁表面不发生化学反应,改性作用来源于包覆剂物理包覆在氢氧化镁的表面降低了氢氧化镁的表面极性。表面活性剂可以用于包覆改性的包覆剂,此外,超分散剂和无机物等也可以用作包覆剂。杨旭宇[13]等开展了Mg(OH)2粉体的表面包覆改性研究,并证实,采用4%的超分散剂CTBN改性的氢氧化镁性能最优。
将氢氧化镁采用高分子化合物包覆制备微胶囊阻燃剂也是一种有效的改性方法。聚合物接枝使氢氧化镁表面由亲水转变为疏水,避免氢氧化镁颗粒间的团聚。此外,接枝上的高聚物与基体材料具有较好的物理相容性,提高了氢氧化镁的分散性能也提高了高聚物材料的加工性能。李又兵[14]等将密胺树脂包覆在氢氧化镁表面得到的微胶囊化氢氧化镁填充于硅橡胶时其阻燃性能明显提高。张永兆[15]等将氢氧化镁乳液中加入甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂,通过氢氧化镁表面原位聚合形成了聚甲基丙烯酸甲酯包覆层。粉体的吸油值随着包覆量的增加而减小,接触角也明显变大,复合材料的氧指数有所下降。氢氧化镁的表面包覆改性不仅可以提高氢氧化镁的分散性能,也能够增加氢氧化镁阻燃剂与聚合物材料的相容性,在提高阻燃性能的基础上保障了聚合物材料的力学性能。
3 结束语
氢氧化镁是一种无卤无机阻燃剂,因其特殊的阻燃抑烟作用本受关注。将氢氧化镁直接用于高分子基材的阻燃存在无机阻燃剂与有机高分子材料不相容的缺点,通过对氢氧化镁进行表面改性可显著提高两者的相容性。常用的改性方法是表面化学改性和表面包覆改性。深入探讨改性工艺条件和改性机理将推动氢氧化镁阻燃剂的发展。
参考文献
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