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常见阻燃剂的阻燃机理(聚合物中阻燃剂的作用是利用了)

常见阻燃剂的阻燃机理(聚合物中阻燃剂的作用是利用了) 矿物阻燃材料的复合方法及机理

机械混合方法

机械混合法是指通过机械外力(如剪切力、摩擦力、冲击力、挤压力等)将包覆剂均匀包覆在基体颗粒表面的方法。),将粉末混合均匀,制成复合矿物阻燃材料。该方法成本低,加工工艺简单,可连续生产。而用这种方法制备的复合矿物阻燃材料中,异质组分向彼此颗粒中扩散的趋势不明显,包覆剂与包覆基体的相对位置不确定,属于无序统计分布。仅利用静电力、附着力和范德华力实现包覆剂与包覆基体之间的弱结合,导致包覆剂颗粒、基体颗粒和复合阻燃剂颗粒之间严重团聚。因此,机械共混法制备的复合阻燃材料性能较差,应用于聚合物基体时,阻燃性能和力学性能达不到理想的效果。传统的无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝等。)大多以机械混合的形式作为填料添加到聚合物基体中,在一定程度上影响材料的加工性能和力学性能。

机械化学方法

机械化学法是指机械能通过压缩、剪切、摩擦、拉伸、弯曲、冲击等外力作用于物质颗粒的方法。,从而诱发颗粒内部结构和理化性质的变化,进而促进颗粒与周围环境中物质的界面反应。

在机械力的作用下,颗粒被反复压碎和研磨,颗粒尺寸细化,比表面积增大,晶格缺陷被激活,原子间距改变,晶格畸变程度增加,颗粒表面非晶化,键断裂。这些物理和化学变化可以增加固体的总能量,并为化学反应提供基础。机械作用还可以增加固体颗粒的比表面积,并诱导新表面的产生。颗粒的比表面积越大,与异质颗粒的接触面积越大,反应性越高。机械粉碎后,固体颗粒表面会产生大量解理面,晶格发生畸变或无定形化。在机械外力的反复剪切和冲击下,晶体的位错密度增大,导致反应平衡常数和反应速率常数增大。摩擦产生的热量会引起再结晶,残余应力在晶体中积累,增加固体颗粒的表面吸附,可能导致新的表面和原子团的产生。表面新生成的原子团可以加速粒子反应性的提高。对于金属及其氧化物,在机械力的作用下,还可以释放外部受激电子,激发等离子体,进而加速活性。

机械化学主要应用于金属材料、陶瓷材料和聚合物制备领域,尤其是矿物加工领域。高岭石的结构是硅氧四面体和铝氧八面体以1:1的比例在C轴上堆积的层状硅酸盐。研究表明,高岭土在机械化学研磨过程中,羟基不断被消除,脱羟基生成的水不断增多,其结构中Si-O-Al键的强度明显降低,这也说明四面体层和八面体层被剥离,高岭土结构逐渐无序。

机械化学方法包括湿机械化学和干机械化学。湿法机械化学常用的设备有球磨机、高速粉碎机、搅拌球磨机、振动球磨机、行星式球磨机、液体能量球磨机等。与固相环境相比,液相环境可以使复合组分之间的分散接触更加充分。外力提供的能量使颗粒破碎细化,颗粒的表面能增加并被活化,异质颗粒之间发生反应的几率增加,从而达到复合的目的。该方法具有体系粒子分散度高、包覆均匀的优点,适合最终产品以浆料形式应用。但对于最终产品为干粉的场合,需要增加干燥、研磨等加工环节,从而增加生产成本。干法机械化学是以气流磨为代表的常用设备。干机械化学在固相环境中进行。虽然反应体系的分散性不如湿式机械化学法,但该方法具有生产效率高、产量大、环境污染小等优点。

溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是近几十年来迅速发展起来的一种低温制备新型无机材料的化学方法。溶胶-凝胶法以无机盐或金属有机化合物(如醇盐)为前驱体,将前驱体溶解在溶剂(水或有机溶液)中。通过在反应体系中引入基体,可以将前驱体在溶剂中水解或醇解反应得到的产物溶胶包覆在基体表面,通过控制反应条件,溶胶转化为凝胶后即可实现基体的包覆。

溶胶-凝胶法可以在低温下获得高纯度的均匀多元体系,可以制备传统方法难以合成的具有特殊结构、性质和性能的材料,如纳米复合材料、涂层材料、先进陶瓷材料、高温超导氧化物材料和介质空玻璃微球等。但溶胶-凝胶法原料成本高,且多为有机溶剂,不利于人体健康和环境保护。此外,该制备工艺的产率不高,因此不适合大规模生产。在制备过程中,从溶胶到凝胶的大收缩会导致孔隙等杂质的残留和聚集,难以生产大尺寸的产品。

化学沉淀法

无机阻燃材料通常是在液相中制备的(这里化学沉淀法是指液相沉淀法)。其基本思想是:加入适量的沉淀剂(OH-、CO32-、SO42-等。)进入含有基体的溶液中,使溶液中的阳离子与沉淀剂离子反应或水解形成沉淀,产生不溶性的氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐沉淀,这些沉淀优先生长在表面能较高的基体颗粒表面,从而使化学沉淀法中产生的沉淀的粒径和形状受到沉淀剂离子浓度、溶液中阳离子浓度、温度和pH值的共同制约。此外,加热过程(温度、时间)会影响沉淀颗粒的晶型,进而影响复合材料的性能。

非均匀成核是一种化学沉淀法。非均匀形核是指依赖于相界、晶界或基体结构缺陷等非均匀部分的形核过程。这些不平坦的部分为成核提供了有利的表面,降低了界面能,并降低了成核的成功率。根据相变热力学原理,均匀成核的势垒高于非均匀成核的势垒,因此非均匀成核的驱动力低于均匀成核的驱动力,因此在包覆过程中非均匀成核的趋势更加明显。非均匀成核法的原理是将涂层材料的沉积反应浓度控制在非均匀成核所需的临界值和均匀成核所需的临界值之间,进而控制涂层材料在基体颗粒表面的非均匀成核生长,从而达到涂层的目的。这种方法可以精确地控制涂层的厚度和化学成分。非均匀成核是化学沉淀中的一种特殊方法。

 
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