Брусит на прах,химически известен като магнезиев хидроксид (Mg(OH)₂), адресира едно от най-упоритите предизвикателства в промишлените композити: постигане на равномерна дисперсия без агломерация. Повърхностната обработка превръща този естествено хидрофилен минерален пълнител в съвместима високо-ефективна добавка за полимерни матрици.
Модифицираните бруситни пълнители подобряват междуфазното свързване, подобряват механичната якост и осигуряват превъзходно забавяне на пламъка в приложения, вариращи от ниско{0}}кабели без халогени-дим до подсилени пластмасови продукти. Разбирането на тези технологии за обработка дава възможност на професионалистите по доставките да набавят материали, които отговарят на международните критерии за качество, като същевременно поддържат конкурентоспособността на разходите.
Разбиране на предизвикателствата на дисперсията на бруситните пълнители
Естественият брусит на прах затруднява смесването на композита, което има пряк ефект върху неговата ефективност. Поради това как работи самият материал и как взаимодейства с полимерни структури, възникват тези проблеми.
Защо се получава агломерация в необработен брусит
Тъй като частиците на прах от брусит имат висока повърхностна енергия, между тях съществуват силни междумолекулни сили. Когато тези сили се добавят към полимерите, те причиняват групиране вместо равномерно разпределение. Повърхностите на магнезиевия хидроксид са хидрофилни, което означава, че имат много хидроксилни групи. Това означава, че те не работят добре с хидрофобни полимерни вериги, които се използват широко в пластмаси и жици. Тази разлика спира омокрянето да работи правилно и води до разделяне на фазите по време на обработката.
Разпределението на размерите на частиците също е много важно. Дори високо{1}}качествени материали като BP-65, чиито частици варират от 3 до 20 μm D50, могат да се слеят при смесване, ако свойствата на повърхността не се променят. Разликата в плътността между Brucite прах (2,39 g/cm³) и много полимерни матрици прави по-трудно постигането на равномерно разпределение, тъй като обработката може да причини гравитацията да уталожи нещата.
Последици от лошото разпръскване върху производителността на продукта
Готовите продукти имат много места за повреда, когато дисперсията не е правилна. Групираните пълнители причиняват натрупване на напрежение, което намалява якостта на опън и устойчивостта на удар на материала. Тези агрегати също правят пътища за разпространение на пукнатини, което отслабва структурата на композитните панели и кабелните обвивки.
Свойствата за устойчивост на пламък са значително намалени, когато прахообразните частици Brucite се събират заедно, вместо да се разпределят равномерно в полимерната матрица. Най-добрият начин магнезиевият хидроксид да се разгради ендотермично-освобождавайки водни пари за спиране на горенето-е частиците да се разпръснат равномерно, за да направят непрекъсната бариера срещу пламъка.
Друг основен проблем е, че качеството на различните производствени серии не винаги е еднакво. Промените в дисперсията причиняват механични качества и характеристики на пламъка, които са трудни за предвиждане. Това го прави рисковано за производителите, които работят с контролирани индустрии. Тази вариация прави по-вероятно материалите да бъдат изхабени или отхвърлени, което има пряк ефект върху печалбите и стабилността на веригата за доставки.
Преглед на методите за повърхностна обработка за подобряване на дисперсията на брусит
Технологиите за модификация на повърхността могат да се обърнатБрусит на прахот пълнител, който създава проблеми, в-произведен от човека материал, който може да се използва в тежки индустриални условия. Въз основа на това как действат и колко добре се справят, тези лечения могат да бъдат обособени в отделни групи.
Физически срещу химически подходи за модификация
Някои физични методи, като високо{0}}енергийно смилане, ултразвукова дисперсия и плазмено повърхностно активиране, могат за кратко да подобрят дисперсията чрез раздробяване на агрегатите и правене на частиците по-малки. Тези методи са лесни за използване и не струват много, но нямат много дълготрайни предимства. Тъй като химията на повърхността остава същата, частиците често се агломерират отново, когато се съхраняват или нагряват.
Чрез ковалентно свързване на третиращите агенти към хидроксилни групи върху повърхности на прах Brucite, химическата модификация променя повърхностите по начин, който трае. Този метод променя енергията на повърхността, нейната способност да абсорбира вода и нейното химическо привличане по фундаментален начин. Това прави подобрения, които продължават през обработката и употребата. В наши дни химическите обработки включват покрития с мастни киселини, силанови свързващи агенти и технологии за полимерно свързване.
Приспособяване на химията на повърхността за полимерна съвместимост
Типът полимерна система, която се обработва, определя химията за обработка, която се използва. Силановите свързващи агенти създават мостове с две функции: единият край се свързва с хидроксилни групи в Brucite прах, а другият край прави органичните съединения съвместими с полимерните вериги.
Стеариновата киселина и титанатните свързващи агенти правят повърхностите на пълнежа по-малко хидрофобни, което намалява повърхностната енергия и подобрява дисперсията в полиетиленовите и полипропиленовите матрици, които често се използват при използване на тел. Усъвършенстваните лечения използват няколко различни типа модифициращи химикали за подобряване както на дисперсията, така и на повърхностната адхезия. Това отговаря на нуждите както за равномерно разпределение, така и за силно механично свързване.
Чрез разбирането на тези основни идеи екипите за закупуване могат да проверят уменията на доставчиците и да съобразят методите на обработка с нуждите на конкретни приложения. Целта не е просто да се подобри дисперсията; също така е да се намери най-добрият начин за взаимодействие на пълнителя и матрицата, така че композитът да се представя по-добре в редица показатели.
Подробен анализ на техниките за обработка на сърцевината на повърхността
Три метода на лечение се използват най-често в бизнеса, защото е доказано, че работят добре и могат да бъдат увеличени, за да отговорят на големи нужди. Има ясни предимства за всеки от тях за определени полимерни системи и ситуации на употреба.
Модификация на силановия свързващ агент
Най-често срещаният начин за смяна на химикалите вБрусит на прахе да ги третирате със силан. В този процес силановите молекули се разграждат от вода, за да се получат силанолни групи. След това тези групи се слепват заедно с хидроксилни групи на повърхността на частиците магнезиев хидроксид. По този начин се създават ковалентни връзки Si-O-Mg, които задържат органичните функционални групи към повърхността на неорганичния пълнеж.
Аминосиланите и винилсиланите работят особено добре за смяна на прах Brucite. Обработената със силан-повърхност има органични групи, които достигат и се свързват с полимерни вериги по начин, който работи или с механично заплитане, или с химическа реактивност. Като разглеждат счупените повърхности със сканиращ електронен микроскоп, изследователите са открили, че обработеният със силан-бруцит прах подобрява дисперсията с 40–60% в сравнение с необработения материал. Освен това обработените пълнители подобряват адхезията между повърхностите, което повишава якостта на опън на полиолефиновите композити с 15 до 25 процента при същото количество напрежение.
Тъй като обработката със силан продължава дълго време при условия на обработка, тя е перфектна за приложения, които трябва да бъдат нагрявани. Връзката Si-O-Mg остава силна при нормални температури на екструзия (180–220 градуса), така че процесът работи след много топлинни цикли.
Повърхностна обработка с мастни киселини
Стеаринова киселина и други дълго{0}}верижни мастни киселини могат да променят дадено вещество, така че то да не абсорбира вода лесно и евтино. Групите на карбоксилната киселина реагират с повърхностите на бруситовия прах по време на обработката, образувайки органичен слой, който не абсорбира вода. Това се случва чрез йонни връзки и физическа адсорбция. Това понижава повърхностната енергия на Brucite прах от около 72 mJ/m², когато не е обработен до 30 до 35 mJ/m² след третиране със стеаринова киселина.
Не{0}}полярните пластмаси като полиетилен и полипропилен могат да се намокрят много по-добре, защото материалът е хидрофобен. Третирането с мастни киселини също помага при обработката, като намалява вискозитета на стопилката и улеснява смесването на пълнителите по време на смесването. Този ефект е особено полезен за производителите на кабели, защото им позволява да използват повече пълнител, като същевременно могат да обработват материала. Когато пълнителите се третират с мастни киселини, техният капацитет на натоварване може да варира от 50 до 55 части на сто смола (phr) за необработени пълнители до 60 до 65 phr. Това е така, защото мастните киселини правят пълнителите по-забавящи горенето, без да променят техните механични свойства.
Тъй като обработката с мастни киселини е по-евтина от силаните, тя е добър избор за чувствителни към разходите-ситуации, при които са достатъчни малки подобрения в ефективността. Но поради начина, по който някои връзки на мастни киселини са физически създадени, те могат да се разпаднат по време на лечението, ако се обработват сурово или бъдат изложени на топлина за дълго време.
Технологии за присаждане на полимери и покритие
По-усъвършенстван начин за промяна на нещата включва прикрепване на полимерни вериги директно към повърхности на прах Brucite с помощта на-полимеризация на място или реактивна екструзия. С тези методи се правят плътни, дълготрайни-органични слоеве, които работят много добре с определени полимерни матрици. Малеинов анхидрид-присадени полимери са добър пример за успешна употреба. Анхидридните групи реагират с хидроксилни групи на повърхността, а полимерните вериги правят матричната смола съвместима.
Тази технология е особено полезна за технически задачи, които се нуждаят от възможно най-силните интерфейси. Присадените полимерни слоеве могат да увеличат якостта на удар с 30–50% в сравнение само със силанова обработка. Това е така, защото плътната органична интерфаза ефективно намалява напрежението и спира разпространението на пукнатини. Присаждането на полимер може да се използва само върху артикули с висока-стойност, където производителността е достатъчно добра, за да оправдае по-високата цена.
Оценяване на въздействието на повърхностната обработка върху ключови показатели за ефективност
Модификацията на повърхността води до измерими подобрения в редица области на производителност, които са важни за промишлени приложения. Като разберете тези ефекти, можете да направите интелигентен избор относно доставките, които се основават на нуждите на вашето уникално приложение.
Качество на дисперсията и подобряване на механичните свойства
Проучвания с трансмисионна електронна микроскопия показват, че лекуванитеБрусит на прахима разстояние между частиците, което е 60–70% по-малко от необработените материали при същите нива на натоварване. Тази по-добра дисперсия директно води до по-добри механични характеристики. В сравнение с необработените пълнители, обработените пълнители обикновено правят полиетиленовите смеси по-здрави с 12 до 20 MPa и по-гъвкави с 15 до 30 процента при скъсване.
Има големи подобрения в назъбената ударна якост, с 25–40% повече якост, установена за Brucite прах, който е обработен със силан в материалите за обвивка на кабела. Тези подобрения се случват по две причини: по-доброто разпръскване намалява концентрацията на напрежение и по-доброто междинно свързване спира частиците да се отдръпнат, докато пукнатините се разпространяват. Когато ги смесите заедно, получавате по-здрави материали, които са по-добри за тежки инсталационни и сервизни среди.
Подобрения в забавянето на горенето и термичната стабилност
Повърхностната обработка прави забавителите на горенето по-добри, като гарантира, че частиците са разпръснати равномерно в полимерната матрица. Това създава по-добра термична бариера по време на горене, тъй като магнезиевият хидроксид, който е разпръснат равномерно, освобождава водни пари навсякъде, вместо само на няколко места. Стойностите на граничния кислороден индекс (LOI) се повишават с 2 до 4 процентни пункта, когато се използват третирани пълнители вместо необработени при същото ниво на натоварване. Това означава, че огнеустойчивостта е много по-добра.
Данните от коничната калориметрия показват, че третираният бруситов прах намалява пиковите скорости на отделяне на топлина с допълнителни 15 до 20 процента в сравнение с необработения материал. Това подобрение е много важно за постигане на рейтингите UL 94 V-0 и IEC стандартите за плътност на дим, необходими за ниско{6}}използване на кабели без халоген на дим. Слоят овъглен, който се образува по време на изгаряне, е по-непрекъснат и структурно здрав, когато пълнителите се третират. Това означава, че пълнителите осигуряват по-добра изолация и огнеупорни качества.
Съображения за екологично и нормативно съответствие
Съвременните химикали за обработка на повърхности наблягат все повече на спазването на правилата и доброто отношение към околната среда. През повечето време третирането със силан и мастни киселини не уврежда много околната среда, тъй като агентите за третиране полепват трайно върху повърхностите на пълнителя или се намират само в малки количества в готовите продукти. Повечето продукти, произведени от обработен брусит на прах, отговарят на правилата за химически добавки, определени от RoHS, REACH и FDA. Все още обаче е необходимо конкретно потвърждение по време на квалификацията на доставчика.
Фактът, че магнезиевият хидроксид е безопасен за земята, го прави по-привлекателен като пожарогасител. За разлика от халогенираните варианти, при нагряване той освобождава само водна пара и магнезиев оксид, а не никакви вредни или увреждащи газове. Тъй като Brucite прахът е естествено по-безопасен и има добра повърхностна обработка, той е най-добрият избор за приложения, където пожарната безопасност и отговорността за околната среда се комбинират.
Практически насоки за B2B доставки и кандидатстване
За да намерите повърхност-обработенаБрусит на прах, трябва внимателно да разгледате техническите спецификации, уменията на доставчика и общата цена на притежание. Стратегическите избори за това какво да купите претеглят краткосрочните-цени на материалите спрямо дългосрочните-ползи в производителността и надеждността на веригата за доставки.
Когато купуват прахообразни продукти на Brucite като BP-65, екипите за закупуване трябва да гледат не само на химикалите, които ги съставляват. Съдържание на MgO от 65% означава, че материалът е чист и няма да се запали, а ниво на белота над 96% означава, че няма да промени много цвета на светлите материали. Разпределението на размера на частиците (3–20 μm D50) влияе върху това как се обработва материалът и колко гладка е повърхността, когато е готова. По-ниското ниво на влага (по-малко от 0,5%) спира проблемите при обработката като образуването на мехурчета или дупки по време на екструдиране.
Типът и степента на повърхностна обработка са важни фактори за вземане на решения, които често се пропускат при закупуване на стоки. Искането за подробна информация относно химията за обработка, данни от тестове за приложение и съвети за съвместимост за определени полимерни системи може да ви помогне да намерите най-добрите материали за всяка работа. Доставчиците, които предлагат техническа поддръжка и помощ при разработването на приложения, са по-ценни от тези, които третират филърите като че ли са еднакви.
Сертификатите гарантират, че доставчиците спазват екологичните правила и управляват добре качеството. Сертификацията по ISO 9001 показва, че имате метод за контролиране на качеството, а сертификацията по ISO 14001 показва, че ви е грижа за управлението на околната среда. Купувачите на чуждестранни пазари са защитени от регулаторни рискове чрез тестване на записи от трета страна, които казват, че се спазват RoHS и REACH. Доставчиците със солидни източници на руда и история на непрекъснатост на доставките в продължение на много години по-нисък риск при закупуване в сравнение с новодошлите на пазара, които не са показали, че на тях може да се има доверие.
Анализът-на разходите и ползите трябва да разглежда цялата цена на приложението, а не само цената на суровините. Когато плащате 10 до 15 процента повече за обработени пълнители, често можете да получите по-високи нива на натоварване, по-ниски разходи за обработка и по-добро представяне на продукта, което повече от компенсира разликата в цената на материала. Истинската икономическа полза от качествените материали може да бъде открита чрез измерване на тези неща, като по-ниски нива на отхвърляне, по-добро представяне на продукта и по-щастливи клиенти.
Заключение
Брусит на прахе труден пълнител, който може да се превърне в конструиран материал, който подобрява работата на устойчивите на плам{0}} композити чрез технологии за повърхностна обработка. Химическите промени, като силан-свързващи агенти и третирания с мастни киселини, променят химията на повърхността и енергийните свойства, за да заобиколят проблемите, които идват с дифузията. Тези подобрения директно водят до по-добри механични качества, устойчивост на пламък и поведение при обработка, които са важни за употреба в пластмаси, кабели и панели.
Професионалистите в снабдяването, които работят с индустрии, които се нуждаят от постоянно качество, съответствие с нормативните изисквания и надеждност на доставките, трябва да дадат основен приоритет на доставчици, които могат да покажат, че имат технически познания, стабилни производствени възможности и пълна поддръжка на приложения. Когато избирате материали стратегически въз основа на тяхното представяне в конкретно приложение вместо на тяхната цена, вие печелите конкурентно предимство чрез по-добро представяне на продукта и по-ниска обща цена на притежание.
ЧЗВ
Какви са основните предимства на повърхностно{0}}третираните бруситни пълнители в сравнение с необработените алтернативи?
Повърхностно{0}}третираният брусит на прах има три основни предимства: по-добра равномерност на дисперсията, което намалява агломерацията на частиците с 60–70%; по-добри механични свойства, като 15–30% по-висока якост на опън и устойчивост на удар; и по-добро забавяне на горенето, с подобрения на LOI от 2–4 процентни пункта. Поради тези предимства са възможни по-високи нива на натоварване на пълнителя, обработката е по-добра и качеството на продукта е по-постоянно в производствените партиди.
Как силановите свързващи агенти подобряват междуфазната адхезия на брусит-полимер?
Когато прахът Brucite се третира, молекулите на силана се прикрепят към повърхността му и образуват ковалентни връзки Si-O-Mg с хидроксилни групи. Органичните функционални групи, които идват от тези връзки, ги правят съвместими с полимерните вериги чрез химическа реакция или механично заплитане. Този мостов механизъм две{4}}в-едно прави здрава интерфейсна връзка, която премества напрежението между пълнителя и матрицата ефективно, подобрявайки механичните характеристики на композита.
Повърхностно{0}}третираните бруситни пълнители безопасни ли са за околната среда и отговарят ли на разпоредбите?
Повечето комерсиални решения за прахообразна повърхност Brucite използват химикали, които са безопасни за околната среда и следват RoHS, REACH и други основни правила. Средствата за третиране полепват трайно върху повърхностите на пълнежа или се намират в малки количества в готовите продукти, така че не са изложени толкова много на околната среда. Докато гори, магнезиевият хидроксид се превръща само във водна пара и магнезиев оксид. Той не произвежда никакви вредни или увреждащи странични продукти, така че е по-добър избор за защита срещу пламъци, което също е добро за околната среда.
Партнирайте си с доказан доставчик на брусит на прах за вашите промишлени приложения
Повече от 20 години,Henghao Technology Development (Hangzhou) Co., Ltdе лидер в производството на функционални пълнители и материали, забавящи горенето, с клиенти в 33 различни страни и региони. Нашият Brucite прах BP-65 има правилния размер на частиците (3-20 μm D50), е много бял (96% min) и винаги отговаря на стандартите за качество с 65% съдържание на MgO и контролирани нива на влага под 0,5%.
Имаме както нормални класове, така и класове, които са третирани отвън със силан или промени в мастни киселини, които са направени, за да отговарят на вашите уникални полимерни системи и нуждите на приложението. При директното снабдяване от фабриката няма надценки, добавени от посредници, така че цените са конкурентни, без да се жертва качеството. Изпратете имейл до нашия технически екип наinfo@henghaopigment.comза да говорите за вашите нужди от забавители на горенето, да получите пълни спецификации на продукта или да настроите тестване на проби. Можете да разгледате нашата пълна гама индустриални пълнители и цветове на henghaocolor.com. Ние произвеждаме тези продукти от 20 години и имаме история на надеждни доставки.
Референции
1. Chen, Y., & Wang, Q. (2021). Повърхностна модификация на магнезиев хидроксид и нейния ефект върху свойствата на полимерния композит. Journal of Applied Polymer Science, 138(15), 50245.
2. Liu, X., Zhang, L., & Wei, P. (2020). Характеристики на междинните повърхности на силан-обработени бруситни пълнители в огнезащитни кабелни съединения. Полимерни композити, 41 (8), 3156-3168.
3. Томпсън, Р. и Мартинез, Дж. (2019). Оптимизиране на дисперсията на минерален пълнител в полиолефинови матрици чрез модификация на повърхностната химия. Промишлени и инженерни химични изследвания, 58 (22), 9445-9458.
4. Wu, H., Zhao, J., & Song, L. (2022). Сравнително изследване на третирането със свързващ агент върху огнезащитните характеристики на магнезиев хидроксид. Пожар и материали, 46 (3), 412-425.
5. Anderson, K. & Schmidt, P. (2020). Модифициране на повърхностна енергия на неорганични пълнители за подобрена полимерна съвместимост. Прогрес в полимерната наука, 105, 101243.
6. Янг, С., Чен, М. и Лиу, Й. (2021). Третиране с мастни киселини на магнезиев хидроксид: Механизми и промишлени приложения в несъдържащи халоген -системи за забавяне на горенето. Полимери за напреднали технологии, 32 (6), 2318-2330.
