کاربردهای گسترده آلومینای کروی

پودر آلومینای کروی به دلیل مساحت سطح بزرگتر و توزیع یکنواخت در مقایسه با سایر مورفولوژی‌ها، عملکرد بهتری در کاربردهای عملی نسبت به سایر اشکال مواد آلومینا نشان می‌دهد. این ماده نه تنها در سرامیک‌ها، کاتالیزورها و حامل‌های آنها، بلکه در زمینه‌های مختلفی مانند سنگ‌زنی، صیقل‌کاری و دستگاه‌های الکترونیکی نیز قابل استفاده است.

حوزه پرکننده رسانای حرارتی
با ظهور عصر اطلاعات، دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته به طور فزاینده‌ای کوچک می‌شوند و گرمای تولید شده توسط این دستگاه‌ها به صورت تصاعدی در حال افزایش است و تقاضاهای زیادی را برای اتلاف گرمای سیستم ایجاد می‌کند. از آنجا که آلومینا به طور گسترده در بازار موجود است، در انواع مختلفی وجود دارد و ارزان‌تر از سایر مواد رسانای حرارتی است و می‌توان آن را به مقدار زیادی به مواد پلیمری اضافه کرد، نسبت هزینه به عملکرد بالایی دارد. بنابراین، اکثر مواد عایق با رسانایی حرارتی بالا در حال حاضر از آلومینا به عنوان پرکننده با رسانایی حرارتی بالا استفاده می‌کنند.

حوزه سرامیک
افزودن مقدار مشخصی از پودر آلومینای کروی در طول تولید سرامیک می‌تواند خواص سرامیک‌ها را به طور قابل توجهی تغییر دهد. شکنندگی سرامیک‌ها در دمای پایین تا حد زیادی بر دامنه کاربرد آنها تأثیر می‌گذارد. مواد سرامیکی با پودر آلومینای کروی اضافه شده می‌توانند برای تولید سرامیک‌های شکل‌پذیر در دمای پایین استفاده شوند.

زمینه سنگ‌زنی و صیقل‌کاری
در مقایسه با آلومینای دانه‌ای یا پولکی سنتی، آلومینای کروی پراکندگی و سیالیت بهتری دارد. ساینده‌های پودر آلومینای کروی می‌توانند به طور یکنواخت در محصول صیقل داده شده توزیع شوند و از تجمع غیرطبیعی پودر جلوگیری شود. علاوه بر این، سطح صاف ذرات از خراشیدن سطح قطعه کار جلوگیری می‌کند و در نتیجه کیفیت سطح را بهبود می‌بخشد.

زمینه مواد الکترونیکی و نوری
آلومینای کروی طیف گسترده‌ای از کاربردها را در زمینه‌های الکترونیکی و نوری دارد. با استفاده از آلومینای کروی به عنوان زیرلایه و افزودن عناصر خاکی کمیاب به عنوان فعال‌کننده، این روش می‌تواند مواد لومینسانس قرمز با عملکرد بهتر تولید کند. ذرات آلومینای کروی از نظر اندازه یکنواخت و به طور یکنواخت پراکنده هستند و در مقایسه با سایر اشکال آلومینا، عملکرد لومینسانس بهتری نشان می‌دهند و ساختار پرکننده ماده لومینسانس را بهتر تعیین می‌کنند.

حوزه کاتالیزور و حامل
از آنجا که آلومینا تعداد زیادی پیوند شیمیایی غیراشباع روی سطح خود و تعداد زیادی مرکز فعال کاتالیزوری دارد، فعالیت شیمیایی بالایی از خود نشان می‌دهد. علاوه بر این، آلومینای کروی مزایای سایش کم ذرات، عمر طولانی و سطح ویژه بزرگ را دارد.

حوزه چاپ سه‌بعدی
آلومینای کروی به دلیل استحکام بالا، کرویت بالا و مقاومت در برابر دمای بالا، یکی از رایج‌ترین مواد مورد استفاده برای چاپ سه‌بعدی است.

پوشش‌های محافظ سطح
استفاده از آلومینای کروی به عنوان ماده پوشش اسپری در حال حاضر یکی از نقاط داغ تحقیقاتی است. این ماده پوشش اسپری نه تنها از مواد پلیمری، شیشه، فلزات و آلیاژها محافظت می‌کند، بلکه طول عمر محصولات فولادی ضد زنگ مانند ظروف آشپزخانه را نیز افزایش می‌دهد.

از همه جهات، آلومینای ریز به یکی از مواد جدیدی تبدیل شده است که کشور من باید برای توسعه در اولویت قرار دهد. با کاربرد گسترده آن در زمینه‌های سنتی و نفوذ سریع به صنایع نوظهور مانند وسایل نقلیه با انرژی جدید و تولید برق فتوولتائیک، تقاضا به طور مداوم در حال افزایش است و صنعت آلومینای مرغوب چشم‌انداز بازار گسترده‌ای دارد.

by ALPA

پنج کاربرد معمول پودر تالک

وقتی «ابرقدرت‌های» چندگانه‌ی تالک در پوشش‌ها آزاد می‌شوند، می‌توانند عملکرد مواد را به طور قابل توجهی بهبود بخشند و در عین حال هزینه‌های محصول را به طور قابل توجهی کاهش دهند و منجر به بهبود جامع کیفیت پوشش شوند. بنابراین، تالک به طور گسترده در فرمولاسیون‌های مختلف پوشش استفاده می‌شود.

پوشش‌های معماری

هنگامی که پودر تالک در پوشش‌های معماری استفاده می‌شود، قابلیت برس‌زنی عالی، حفظ براقیت و خواص ترازبندی را فراهم می‌کند. در عین حال، خواص خشک شدن، چسبندگی، سختی و مقاومت در برابر خوردگی پوشش به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. این پودر قدرت پوشش خشک و مرطوب، اثر مات‌کنندگی، مقاومت در برابر ترک و مقاومت در برابر سایش محصول پوشش را افزایش می‌دهد و می‌تواند قدرت رنگ‌دهی دی‌اکسید تیتانیوم را تا حد زیادی بهبود بخشد و در نتیجه هزینه‌های محصول را کاهش دهد. در استفاده از مواد برای پوشش‌های معماری، تالک یک جزء ضروری است.

پوشش‌های صنعتی

پودر تالک به عنوان یک پرکننده‌ی کاربردی به طور گسترده در پوشش‌های صنعتی مختلف، به ویژه در پوشش‌های پرایمر برای قطعات، استفاده می‌شود. به دلیل سنباده‌زنی خوب و مقاومت در برابر آب، پودر تالک می‌تواند به طور کامل یا جزئی جایگزین پرکننده‌های پرایمر شود. پودر تالک هنگام استفاده در پوشش‌های سازه‌های فولادی، به طور موثری خواص رسوب‌پذیری پوشش، خواص مکانیکی فیلم و قابلیت پوشش مجدد را بهبود می‌بخشد. بسیاری از محصولات، مانند آسترهای خشک‌شونده و پوشش‌های وسایل نقلیه حمل و نقل، استفاده از پودر تالک را در اولویت قرار می‌دهند.

پوشش‌های چوب

تالک همچنین در پوشش‌های چوب (مبلمان) جایگاهی دارد.

کاربرد پودر تالک در پوشش‌های چوب عمدتاً در آسترهای شفاف و روکش‌های رنگی جامد است. ویژگی‌های سختی پایین پودر تالک، قابلیت سنباده‌پذیری خوبی به فیلم رنگ می‌دهد و امکان جایگزینی جزئی عوامل سنباده‌زنی استئارات روی گران‌قیمت را فراهم می‌کند. ضریب شکست تالک مشابه با چسب‌های رزینی است و به پوشش شفافیت بالایی می‌دهد. این ویژگی اجازه می‌دهد بافت طبیعی زیرلایه به خوبی نمایش داده شود و هنگامی که در پوشش‌های مات استفاده می‌شود، می‌تواند تا حدی جایگزین عوامل مات‌کننده گران‌قیمت شود.

هنگامی که تالک در پوشش‌های چوبی استفاده می‌شود، می‌تواند جذابیت مبلمان چوبی را به حداکثر برساند و در عین حال سبک زندگی افراد را برآورده کند و هزینه‌های زندگی را کاهش دهد.

پوشش‌های ضد خوردگی

تالک هنوز هم به طور مکرر در زمینه پوشش‌های ضد خوردگی دیده می‌شود. ساختار لایه‌ای پایدار طبیعی تالک، ویسکوزیته رنگ را افزایش داده و اثر محافظتی برای لایه رنگ ایجاد می‌کند. در حالی که به طور مؤثر از نفوذ مواد خورنده مانند اسیدها، قلیاها و نمک‌ها جلوگیری می‌کند، مانع نفوذ پرایمر به زیرلایه‌های متخلخل نیز می‌شود و اثر آب‌بندی و قابلیت سنباده‌زنی پرایمر را بهبود می‌بخشد. این ویژگی‌ها به طور قابل توجهی عملکرد ضد خوردگی لایه رنگ را بهبود می‌بخشند. در زمینه پوشش‌های ضد خوردگی، تالک یک شریک محکم و قابل اعتماد است که شایسته اعتماد است.

پوشش‌های ضد آب

پودر تالک به عنوان پرکننده در پوشش‌های ضد آب، نه تنها انقباض حجمی را در طول پخت پوشش کاهش می‌دهد، مقاومت در برابر سایش و چسبندگی پوشش را بهبود می‌بخشد و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه به پوشش پایداری ذخیره‌سازی و مقاومت حرارتی خوبی نیز می‌دهد.

مهم‌تر از آن، پودر تالک تأثیر مفیدی بر افزایش طول الاستیک و استحکام کششی پوشش‌های ضد آب دارد: در محدوده مشخصی از افزودن، با افزایش مقدار پرکننده پودر تالک، افزایش طول الاستیک و استحکام کششی پوشش ضد آب هر دو افزایش می‌یابد. این همچنین به معنای حداکثر محافظت برای جسم پوشش داده شده است.

کاربرد تالک در پوشش‌های معماری، پوشش‌های صنعتی، پوشش‌های چوب، پوشش‌های ضد خوردگی و پوشش‌های ضد آب تنها بخش کوچکی از زمینه‌های کاربردی متعدد آن است. تالک به عنوان یک ماده معدنی غیرفلزی ارزان و تجدیدناپذیر، کاربردهای گسترده‌ای در لوازم آرایشی، غذا، دارو، لاستیک، سرامیک، نساجی، چاپ و رنگرزی و صنعت الکترونیک نیز دارد. اعتقاد بر این است که در آینده نزدیک، با تحقیقات بیشتر، درک بشر از تالک به طور فزاینده‌ای عمیق‌تر خواهد شد و مطمئناً تالک در زمینه‌های حتی گسترده‌تری نیز خواهد درخشید.

by ALPA

سولفات باریم چگونه در ایجاد مواد پوششی با کیفیت بالا نقش دارد؟

سولفات باریم در درجه اول به دلیل ظرفیت پرکنندگی استثنایی خود بسیار مورد توجه است. این بدان معناست که ضمن حفظ عملکرد فیلم رنگ، می‌تواند هزینه‌های فرمولاسیون را به طور مؤثر بهینه کند و به طور گسترده در زمینه‌های مختلف، از پوشش‌های صنعتی گرفته تا رنگ‌های تزئینی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مهمتر از همه، به لطف اندازه ذرات کوچک، توزیع یکنواخت، سطح ویژه بزرگ و سیالیت عالی، سولفات باریم در طول پردازش، سایندگی بسیار کمی از خود نشان می‌دهد. این ویژگی مستقیماً به راندمان تولید منجر می‌شود: به طور قابل توجهی سایش و پارگی تجهیزات اختلاط، پمپاژ و پاشش را کاهش می‌دهد، طول عمر تجهیزات را افزایش می‌دهد و فرآیند تولید را روان‌تر و اقتصادی‌تر می‌کند.

این مزیت به طور کامل در کاربرد پوشش‌های سطحی آستر اتوماتیک نشان داده شده است. حتی تحت شرایط تولید با سرعت پرشدن بالا، سولفات باریم پایداری عالی و خواص ترازکنندگی دوغاب رنگ را تضمین می‌کند و منجر به یکنواختی و صافی استثنایی می‌شود. این امر یک "بوم" بی‌عیب و نقص برای کاربرد بعدی پوشش رویه فراهم می‌کند که برای دستیابی به پوشش کارآمد، خودکار و با کیفیت بالا بسیار مهم است.

سولفات باریم چیزی فراتر از یک پرکننده ساده است. این یک افزودنی چند منظوره است که ظرفیت پرکنندگی بالا، سایش کم و خواص ترازکنندگی عالی را با هم ترکیب می‌کند. انتخاب آن به معنای انتخاب یک "پایه کیفیت" قابل اعتماد برای پوشش‌های شماست که عملکرد محصول را افزایش می‌دهد و در عین حال تولید کارآمد را نیز تضمین می‌کند.

by ALPA

کاربردهای مواد سرامیکی پیشرفته

کاربردها در هواپیماهای پرسرعت

هواپیماهای پرسرعت تجهیزات استراتژیکی هستند که قدرت‌های بزرگ نظامی برای توسعه آنها رقابت می‌کنند. پرواز مافوق صوت و ساختارهای تیز آنها منجر به مشکلات جدی گرمایش آیرودینامیکی می‌شود. محیط حرارتی معمول برای هواپیماهای پرسرعت شامل دماهای بالا و بارهای ترمومکانیکی پیچیده و سخت است. آلیاژهای دمای بالای موجود دیگر نمی‌توانند الزامات را برآورده کنند و منجر به ظهور کامپوزیت‌های ماتریس سرامیکی می‌شوند. به طور خاص، مواد سرامیکی کامپوزیت SiCf/SiC به طور گسترده در اجزای ساختاری داغ مانند پره‌های توربین، پره‌های راهنمای نازل و حلقه‌های بیرونی توربین موتورهای هوایی استفاده شده‌اند. چگالی مواد کامپوزیت آنها تقریباً 1/4 آلیاژهای دمای بالا است که منجر به کاهش قابل توجه وزن می‌شود. علاوه بر این، آنها می‌توانند در دماهای تا 1400 درجه سانتیگراد کار کنند و طراحی سیستم خنک‌کننده را تا حد زیادی ساده کرده و نیروی رانش را افزایش دهند.

کاربردها در زره سبک

زره کامپوزیت سبک برای حفظ بقای تجهیزات مدرن بسیار مهم است. توسعه الیاف سرامیکی و کامپوزیت‌های ماتریس سرامیکی تقویت شده با الیاف برای کاربرد زره کامپوزیت سبک وزن اساسی است. در حال حاضر، مواد سرامیکی محافظ اصلی مورد استفاده شامل B4C، Al2O3، SiC و Si3N4 هستند. سرامیک‌های کاربید سیلیکون، با خواص مکانیکی عالی و مقرون به صرفه بودن، به یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد سرامیکی ضد گلوله تبدیل شده‌اند. کاربردهای متنوع آنها در زمینه‌های مختلف حفاظت از زره، از جمله تجهیزات انفرادی سربازان، سلاح‌های زرهی ارتش، هلیکوپترهای مسلح، پلیس و وسایل نقلیه ویژه غیرنظامی، چشم‌اندازهای کاربردی گسترده‌ای به آنها می‌دهد. در مقایسه با سرامیک‌های Al2O3، سرامیک‌های SiC چگالی کمتری دارند که برای بهبود تحرک تجهیزات مفید است.

کاربردها در سلاح‌های کوچک

سلاح‌های کوچک، به عنوان یک جزء مهم سلاح، عموماً شامل تپانچه، تفنگ، مسلسل، نارنجک‌انداز و تجهیزات انفرادی ویژه (راکت‌اندازهای انفرادی، موشک‌های انفرادی و غیره) هستند. عملکرد اصلی آنها پرتاب پرتابه‌ها به منطقه هدف برای کشتن یا نابودی اهداف دشمن است. شرایط عملیاتی سلاح‌های کوچک شامل دمای بالا، دمای پایین، ارتفاع زیاد، گرمای مرطوب، گرد و غبار، باران، گرد و غبار-باران، اسپری نمک و غوطه‌وری در آب رودخانه است. مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است. در حال حاضر، فرآیندهای اصلی ضد خوردگی برای سلاح‌های کوچک شامل آبی کردن، آنودایزینگ سخت، فناوری نفوذ کنترل‌شده یونی، پوشش‌های کربنی شبه الماس و نیتریداسیون پلاسمایی است. به ویژه برای سلاح‌ها و تجهیزات مورد استفاده در محیط‌های دریایی، نیاز به مقاومت در برابر خوردگی در محیط‌های اسپری نمکی برای بیش از ۵۰۰ ساعت، چالش قابل توجهی را برای روش‌های سنتی پوشش‌دهی ایجاد می‌کند.

کاربردها در لوله‌های تفنگ

لوله تفنگ یکی از اجزای اصلی سلاح‌های پرتابی است. ساختار داخلی لوله تفنگ شامل محفظه، مخروط فشار و لوله تفنگ است که محفظه و لوله تفنگ توسط مخروط فشار به هم متصل می‌شوند. لوله‌های تفنگ سنتی عموماً از فولاد آلیاژی با استحکام بالا ساخته می‌شوند. در حین شلیک، داخل لوله تفنگ در معرض اثرات ترکیبی گازهای پیشران و پرتابه‌ها قرار می‌گیرد که منجر به ترک و جدا شدن پوشش روی دیواره داخلی لوله می‌شود. آسیب به لوله تفنگ نتیجه اثر مکرر گازهای پیشران و پرتابه‌های با دمای بالا، فشار بالا و سرعت بالا روی دیواره لوله است. مخروط فشاری و دهانه معمولاً اولین قسمت‌هایی هستند که خراب می‌شوند.

برای بهبود عمر لوله تفنگ، آبکاری کروم لوله رایج‌ترین روش است، اما دمای مقاومت در برابر اکسیداسیون لایه آبکاری کروم از ۵۰۰ درجه سانتیگراد تجاوز نمی‌کند. با افزایش مداوم فشار محفظه در حین شلیک و افزایش نمایی الزامات عمر لوله تفنگ، فشار و دمای تحمل شده توسط لوله تفنگ نیز در حال افزایش است. استفاده از سختی بالا، استحکام بالا و خنثی بودن شیمیایی در دمای بالا از سرامیک‌ها می‌تواند به طور موثری فرسایش لوله تفنگ را کاهش داده و عمر مفید آن را افزایش دهد.

کاربردها در مهمات

اجزای اصلی مهمات، کلاهک و فیوز هستند. کلاهک به عنوان مستقیم‌ترین جزء برای ایجاد آسیب، عمدتاً از غلاف، عناصر ترکش‌زا، خرج انفجاری و فیوز تشکیل شده است. بهبود مداوم کشندگی کلاهک همیشه هدفی بوده است که در توسعه سلاح دنبال می‌شود. به ویژه برای نارنجک‌های اثر ناحیه‌ای، ترکش‌های تولید شده توسط انفجار کلاهک، عناصر کشنده نهایی هستند و فناوری کارآمد ترکش‌زا همیشه یک چالش تحقیقاتی در این زمینه بوده است.

by ALPA

چهار کاربرد اصلی سرامیک‌های نیترید سیلیکون

زمینه مکانیک

سرامیک‌های نیترید سیلیکون عمدتاً به عنوان شیرآلات، لوله‌ها، چرخ‌های طبقه‌بندی و ابزارهای برش سرامیکی در صنعت مکانیک استفاده می‌شوند. گسترده‌ترین کاربرد آن، ساچمه‌های یاتاقان سرامیکی نیترید سیلیکون است. سرامیک‌های نیترید سیلیکون به عنوان بهترین ماده یاتاقان شناخته می‌شوند و مهم‌ترین "بازیگر اصلی" در یاتاقان‌ها - ساچمه‌های یاتاقان سرامیکی نیترید سیلیکون - "قهرمانان گمنام" واقعی هستند که از عملکرد تجهیزات پشتیبانی می‌کنند. این ساچمه‌های سرامیکی کوچک، با قطری از چند میلی‌متر تا ده‌ها میلی‌متر، ممکن است بی‌اهمیت به نظر برسند، اما با خواص "سبک، سخت، پایدار و عایق" خود، "نقش کلیدی" در وسایل نقلیه انرژی جدید، اسکیت‌های غلتکی، مته‌های دندانپزشکی و حتی دوچرخه‌های پیشرفته ایفا می‌کنند.

زمینه هوافضا

مواد سرامیکی نیترید سیلیکون دارای مزایایی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر دمای بالا و پایداری شیمیایی خوب هستند که می‌توانند الزامات سختگیرانه مواد در زمینه هوافضا را برآورده کنند. سرامیک‌های نیترید سیلیکون دو کاربرد کلاسیک در حوزه هوافضا دارند: اولاً، نیترید سیلیکون یکی از معدود مواد سرامیکی یکپارچه است که قادر به تحمل شوک حرارتی شدید و گرادیان‌های حرارتی تولید شده توسط موتورهای موشک هیدروژن/اکسیژن است و در نازل‌های موتور موشک استفاده می‌شود. ثانیاً، خواص عالی سرامیک‌های نیترید سیلیکون و کامپوزیت‌های آنها، مانند مقاومت در برابر حرارت، انتقال موج و ظرفیت تحمل بار، آنها را به یکی از نسل جدید مواد انتقال موج با کارایی بالا در حال تحقیق تبدیل می‌کند.

حوزه نیمه‌هادی

با پیشرفت دستگاه‌های الکترونیکی به سمت کوچک‌سازی و کارایی بالا، بسته‌بندی نیمه‌هادی نیاز به تقاضای بیشتری برای مواد دفع گرما دارد. سرامیک‌های نیترید سیلیکون دارای رسانایی حرارتی تا 90-120 W/(m·K) هستند و درجه بالایی از تطابق با ضریب انبساط حرارتی کریستال‌های SiC زیرلایه نیمه‌هادی نسل سوم را دارند که آنها را به ماده ترجیحی برای زیرلایه‌های بسته‌بندی دستگاه‌های قدرت SiC تبدیل می‌کند. در سطح بین‌المللی، شرکت‌های ژاپنی مانند توشیبا و کیوسرا بر بازار تسلط دارند، در حالی که شرکت‌های داخلی مانند Sinoma Advanced Materials به پیشرفت‌های تکنولوژیکی دست یافته‌اند.

سرامیک‌های نیترید سیلیکون علاوه بر اینکه یک ماده بسته‌بندی کلیدی هستند، چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در تجهیزات تولید نیمه‌هادی نشان می‌دهند. در فرآیند پردازش ویفر، سرامیک‌های نیترید سیلیکون می‌توانند برای ساخت عناصر گرمایشی مقاوم در برابر دمای بالا و مقاوم در برابر شوک حرارتی مورد استفاده قرار گیرند و شرایط عملیاتی سختگیرانه تجهیزاتی مانند CVD (رسوب بخار شیمیایی) و کوره‌های انتشار را برآورده کنند.

حوزه زیست‌پزشکی

نیترید سیلیکون به عنوان یک ماده بیوسرامیکی نوظهور، به دلیل خواص مکانیکی عالی و زیست‌سازگاری خود، پتانسیل کاربرد زیادی در ایمپلنت‌های پزشکی نشان می‌دهد. به طور خاص، نیترید سیلیکون به عنوان یک ماده زیستی ارتوپدی مورد استفاده قرار گرفته و با موفقیت در اجزای یاتاقان مفاصل مصنوعی ران و زانو برای بهبود مقاومت در برابر سایش و افزایش طول عمر پروتزها به کار رفته است. علاوه بر این، از مواد نیترید سیلیکون برای تقویت جوش خوردن استخوان در جراحی ستون فقرات استفاده شده است. مواد سرامیکی نیترید سیلیکون پایداری و قابلیت اطمینان عالی را در زمینه پزشکی نشان می‌دهند. نیترید سیلیکون همچنین چسبندگی سلولی قوی و هدایت استخوانی را نشان می‌دهد که پایه بیولوژیکی مهمی برای کاربرد آن در ترمیم استخوان فراهم می‌کند. با این حال، شکنندگی ذاتی سرامیک‌های نیترید سیلیکون همچنان یک چالش عمده برای کاربرد آن در مهندسی ترمیم استخوان است. علاوه بر این، مواد نیترید سیلیکون به سختی در داخل بدن تجزیه می‌شوند، که مانع رشد بافت استخوانی جدید در محل ترمیم و جایگزینی کامل آن با ماده ترمیمی اصلی می‌شود، بنابراین وسعت کاربردهای بالینی آن را محدود می‌کند.

by ALPA

چرا هیدروکسید آلومینیوم در درمان مشکلات معده بسیار مؤثر است؟

اکسید آلومینیوم که با فرمول شیمیایی Al2O3 به آلومینا نیز معروف است، دومین اکسید فراوان در پوسته زمین پس از دی اکسید سیلیکون است و به طور گسترده در مواد معدنی مانند فلدسپات و میکا یافت می‌شود. در صنعت، اغلب از مواد اولیه معدنی طبیعی - بوکسیت - برای به دست آوردن آلومینا تصفیه می‌شود.

به معنای وسیع‌تر، اکسید آلومینیوم یک اصطلاح کلی برای اکسیدهای آلومینیوم و هیدروکسیدهای آلومینیوم است، دسته‌ای از ترکیبات متشکل از آلومینیوم، اکسیژن و هیدروژن. به دلیل اشکال و خواص متعدد آن، اکسید آلومینیوم را می‌توان به اکسید آلومینیوم هیدراته و بی‌آب تقسیم کرد.

اکسیدهای آلومینیوم هیدراته رایج شامل هیدروکسید آلومینیوم صنعتی، گیبسیت، بوهمیت، سودوبومیت، دیاسپور، کوراندوم و تودیت هستند. در میان اینها، هیدروکسید آلومینیوم صنعتی، گیبسیت و بوهمیت اکسیدهای آلومینیوم سه هیدراته هستند، دیاسپور و کوراندوم اکسیدهای آلومینیوم تک هیدراته هستند و سودوبومیت و تودیت اکسیدهای آلومینیوم چند هیدراته هستند.

به معنای وسیع‌تر، هیدروکسید آلومینیوم یک اصطلاح کلی برای اکسید آلومینیوم تک‌هیدراته (متا-هیدروکسید آلومینیوم) و اکسید آلومینیوم سه‌هیدراته (ارتو-هیدروکسید آلومینیوم) است. اکسید آلومینیوم هیدراته، هیدرات واقعی اکسید آلومینیوم نیست، بلکه بر ساختار بلوری هیدروکسید آلومینیوم تأکید دارد، که در آن یون‌های آلومینیوم و هیدروکسید توسط پیوندهای یونی به هم متصل شده‌اند و همه یون‌های هیدروکسید معادل هستند. هیدروکسید آلومینیوم معمولاً یک پودر سفید، بی‌بو، غیرسمی، ارزان و پرکاربرد است. هیدروکسید آلومینیوم بیشتر به خاطر استفاده از آن به عنوان یک ماده ضد شعله که به مواد ماتریس پلیمری اضافه می‌شود، شناخته می‌شود، جایی که خواص ضد شعله بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد.

آیا متوجه شده‌اید که در زندگی روزمره، هیدروکسید آلومینیوم اغلب برای ساخت داروی معده استفاده می‌شود؟ این ماده دارای اثرات ضد اسید، جاذب، هموستاتیک موضعی و محافظت از زخم است. ژل هیدروکسید آلومینیوم می‌تواند برای خنثی کردن اسید معده استفاده شود و بر برخی از بیماری‌های شایع معده تأثیر درمانی دارد.

اصل کار ساده است: هیدروکسید آلومینیوم یک اکسید آمفوتریک معمولی است؛ می‌تواند با اسیدها و بازها واکنش دهد. بنابراین، هیدروکسید آلومینیوم می‌تواند اسید معده را خنثی یا بافر کند. هنگامی که هیدروکسید آلومینیوم با اسید معده واکنش می‌دهد، کلرید آلومینیوم حاصل اثر قابض دارد که می‌تواند هموستاز موضعی ایجاد کند، اما ممکن است به عنوان یک عارضه جانبی باعث یبوست نیز شود. هیدروکسید آلومینیوم، هنگامی که با شیره معده مخلوط می‌شود، ژلی تشکیل می‌دهد که سطح زخم‌ها را می‌پوشاند و یک لایه محافظ ایجاد می‌کند. این لایه مخاط معده را از تحریک و آسیب ناشی از اسید معده، پپسین و سایر مواد مضر جدا می‌کند و ترمیم و بهبود مخاط معده را بهبود می‌بخشد و به درمان گاستریت، زخم معده و سایر بیماری‌های مرتبط کمک می‌کند.

ثانیا، یون‌های آلومینیوم در روده‌ها با فسفات‌ها متصل می‌شوند تا فسفات آلومینیوم نامحلول تشکیل دهند که سپس از طریق مدفوع دفع می‌شود. بنابراین، در بیماران مبتلا به اورمی، مصرف مقادیر زیادی هیدروکسید آلومینیوم می‌تواند جذب فسفات‌های روده را کاهش دهد و در نتیجه اسیدوز را کاهش دهد.

علاوه بر این، هیدروکسید آلومینیوم در مقیاس نانو می‌تواند به عنوان حامل دارو برای کپسوله کردن داروها یا آنتی‌ژن‌ها استفاده شود و پایداری و هدف‌گیری دارو را بهبود بخشد. علاوه بر این، هیدروکسید آلومینیوم اغلب به عنوان یک ماده جانبی دارویی در تهیه داروهای خوراکی و واکسن‌ها استفاده می‌شود و پایداری و ایمنی دارو را تضمین می‌کند.

by ALPA

هیدروکسید آلومینیوم: چرا نمی‌توان آن را مستقیماً استفاده کرد؟

هیدروکسیدهای آمفوتریک معدنی - هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)3، ATH) - دارای خواص ضد شعله، ضد دود و پرکننده بسیار کارآمدی هستند. پس از تجزیه حرارتی، گازهای سمی یا خورنده تولید نمی‌کند و می‌تواند به عنوان پرکننده ضد شعله در مواد آلی پلیمری مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر، استفاده از ATH به عنوان یک ضد شعله سال به سال در حال افزایش است و ATH به مهمترین ضد شعله معدنی در سطح جهان تبدیل شده است.

اول اصلاح، سپس ضد شعله

به طور کلی، تولیدکنندگان معمولاً مواد قابل اشتعال را با پودر هیدروکسید آلومینیوم (ATH) پر می‌کنند یا سطح مواد قابل اشتعال را با یک پوشش ضد شعله حاوی ATH می‌پوشانند تا خواص ضد شعله مواد آلی پلیمری را بهبود بخشند.

علاوه بر این، از آنجا که ATH حاوی سه گروه هیدروکسیل (-OH) است، سطح آن نامتقارن و بسیار قطبی است. گروه‌های هیدروکسیل سطحی خواص آبدوستی و روغن‌گریزی از خود نشان می‌دهند و در صورت افزودن به مواد آلی پلیمری، مستعد تجمع می‌شوند و مستقیماً بر خواص مکانیکی ماده تأثیر می‌گذارند.

بنابراین، هیدروکسید آلومینیوم قبل از استفاده نیاز به اصلاح سطح دارد.

اصلاح سطح هیدروکسید آلومینیوم

اصلاح سطح یکی از فناوری‌های کلیدی برای بهینه‌سازی خواص مواد پودری معدنی است که نقش مهمی در بهبود عملکرد کاربردی و ارزش پودرهای معدنی ایفا می‌کند. اصلاح سطح ذرات معدنی به جذب یا کپسوله کردن یک یا چند ماده روی سطح ذرات معدنی اشاره دارد که یک ساختار کامپوزیتی هسته-پوسته تشکیل می‌دهد. این فرآیند اساساً یک فرآیند ترکیبی از مواد مختلف است.

انواع و ویژگی‌های اصلاح‌کننده‌ها

انواع زیادی از اصلاح‌کننده‌های سطح پودر وجود دارد، اما هیچ روش طبقه‌بندی استانداردی وجود ندارد. اصلاح‌کننده‌ها برای اصلاح پودر معدنی عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: سورفکتانت‌ها و عوامل اتصال.

(1) عوامل اتصال

عوامل اتصال برای سیستم‌های مختلف مواد کامپوزیتی از پلیمرهای آلی و پرکننده‌های معدنی مناسب هستند. پس از اصلاح سطح با عوامل اتصال، سازگاری و پراکندگی مواد معدنی با پلیمر افزایش می‌یابد. سطح ماده معدنی از آبدوست و روغن‌گریز به روغن‌دوست و آب‌گریز تغییر می‌کند و میل ترکیبی آن با پلیمر آلی افزایش می‌یابد.

عوامل اتصال‌دهنده متنوع هستند و می‌توانند بر اساس ساختار و ترکیب شیمیایی خود به چهار دسته اصلی طبقه‌بندی شوند: کمپلکس‌های آلی، سیلان‌ها، تیتانات‌ها و آلومینات‌ها.

(2) سورفکتانت‌ها

سورفکتانت‌ها موادی هستند که می‌توانند در صورت استفاده در مقادیر بسیار کم، خواص سطحی یا بین سطحی یک ماده را به طور قابل توجهی تغییر دهند. آن‌ها شامل سورفکتانت‌های آنیونی، کاتیونی و غیریونی مانند اسیدهای چرب بالاتر و نمک‌های آن‌ها، الکل‌ها، آمین‌ها و استرها هستند. ساختار مولکولی آن‌ها با یک گروه آلکیل زنجیره بلند در یک انتها، مشابه مولکول‌های پلیمری، و گروه‌های قطبی مانند گروه‌های کربوکسیل، اتر و آمینو در انتهای دیگر مشخص می‌شود.

چگونه می‌توان اثر اصلاح را تعیین کرد؟

آیا هیدروکسید آلومینیوم اصلاح‌شده قابل اعتماد است؟ چقدر قابل اعتماد است؟ این امر مستلزم ارزیابی و توصیف اثر اصلاح است.

در حال حاضر، اثر ضد شعله بودن بازدارنده‌های شعله هیدروکسید آلومینیوم را می‌توان از طریق روش‌های مستقیم مانند آزمایش شاخص اکسیژن ماده، شاخص اشتعال‌پذیری عمودی و افقی، تولید دود، آنالیز ترموگراویمتری و خواص مکانیکی در حین احتراق ارزیابی کرد؛ یا به طور غیرمستقیم با اندازه‌گیری جذب پودر، شاخص فعال‌سازی و مقدار جذب روغن برای آزمایش غیرمستقیم اثر اصلاح آن.

(1) جذب

ATH اصلاح نشده دارای گروه‌های هیدروکسیل آبدوست و روغن‌گریز روی سطح خود است که به آن اجازه می‌دهد در آب حل شود یا آزادانه در کف ته‌نشین شود. پس از اصلاح، سطح ATH آبدوست و روغن‌گریز می‌شود و خواص سطحی آن کاملاً برعکس فرم اصلاح نشده است. نمی‌تواند در کف حل شود یا ته‌نشین شود و فقط می‌تواند روی سطح شناور شود. با این حال، ATH اصلاح شده می‌تواند به خوبی در روغن‌ها (مانند پارافین مایع) حل یا رسوب کند.

(2) شاخص فعال‌سازی

ATH اصلاح نشده به دلیل ماهیت گروه‌های هیدروکسیل سطحی (-OH) خود، قطبیت بسیار قوی دارد و به آن اجازه می‌دهد آزادانه در آب با خواص مشابه حل یا ته‌نشین شود. پس از اصلاح، ATH لایه‌ای از گروه‌های لیپوفیلیک متصل به سطح خود دارد که گروه‌های هیدروکسیل سطحی (-OH) در داخل آن محصور شده‌اند. هرچه اثر اصلاح بهتر باشد، میزان پوشش گروه‌های لیپوفیلیک سطح ATH بیشتر می‌شود و ATH اصلاح‌شده بیشتر روی سطح آب شناور می‌شود.

(3) مقدار جذب روغن

اندازه‌گیری مقدار جذب روغن نیاز به افزودن روغن کرچک به ATH و هم زدن دارد. قبل از اصلاح، ATH به دلیل خواص آب‌دوستی و روغن‌گریزی خود، برای تشکیل کره به روغن کرچک بیشتری نیاز دارد. پس از اصلاح سطح، آب‌دوست و روغن‌گریز می‌شود و پراکندگی ATH را در پلیمر بهبود می‌بخشد و حفره‌های تشکیل شده توسط تجمع پودر را کاهش می‌دهد.

by ALPA

آشنایی با مواد فوق قوی—NdFeB

NdFeB سینتر شده، به عنوان اولین فرآیند آماده‌سازی و پرکاربردترین آن در سطح جهانی، باعث توسعه سریع مواد آهنربای دائمی خاکی کمیاب شده است. NdFeB سینتر شده، با ناهمسانگردی مغناطیسی قوی و مواد اولیه کم هزینه، به یک هدف تحقیقاتی برای بسیاری از کشورها تبدیل شده است. مواد آهنربای دائمی NdFeB سینتر شده از متالورژی پودر استفاده می‌کنند. آلیاژ ذوب شده به صورت پودر ساخته شده و در یک میدان مغناطیسی به صورت فشرده فشرده می‌شود. سپس این فشرده در یک گاز بی‌اثر یا خلاء برای دستیابی به تراکم، پخته می‌شود. علاوه بر این، برای بهبود وادارندگی آهنربا، معمولاً عملیات حرارتی پیرسازی مورد نیاز است. جریان فرآیند به شرح زیر است: آماده‌سازی مواد اولیه → ذوب → آماده‌سازی پودر → پرس → پخت و تمپر → آزمایش مغناطیسی → سنگ‌زنی → ماشینکاری → آبکاری → محصول نهایی.

برخلاف NdFeB سینتر شده، ذرات پودر آهنرباهای پیوندی باید از وادارندگی به اندازه کافی بالایی برخوردار باشند. هنگامی که ساختار چند فازی و ریزساختار مورد نیاز برای وادارندگی بالا در طول فرآیند آماده‌سازی پودر به شدت آسیب ببینند، تولید آهنرباهای پیوندی خوب غیرممکن خواهد بود. بنابراین، با استفاده از روش پودر مغناطیسی کوئنچ سریع با چرخش مذاب، آلیاژ مذاب داغ ابتدا روی یک چرخ مسی با سرعت بالا که با آب خنک می‌شود ریخته یا اسپری می‌شود تا یک نوار نازک با ضخامت ۱۰۰ میکرومتر تشکیل شود.

ساخت آهنرباهای پرس گرم/تغییر شکل گرم نیاز به شروع با پودر مغناطیسی Nd-Fe-B با کوئنچ سریع دارد، نه استفاده مستقیم از آلیاژهای ریخته‌گری. با استفاده از شرایط بیش از حد کوئنچ (خنک شدن سریع)، دانه‌های ریزتر یا حتی پودر مغناطیسی آمورف تهیه می‌شوند. در طول پرس گرم و تغییر شکل گرم، دانه‌ها گرم شده و تا اندازه نزدیک به تک دامنه رشد می‌کنند و در نتیجه به وادارندگی بالا در آهنربای نهایی دست می‌یابند. فرآیند پرس گرم شامل قرار دادن پودر مغناطیسی در قالب و اعمال فشار در دمای بالا برای تبدیل آن به یک آهنربای جامد ایزوتروپیک است.

کاربرد

موتورهای آهنربای دائمی

در موتورهای آهنربای دائمی، استفاده از آهنرباهای دائمی برای تحریک نه تنها مصرف برق را کاهش داده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند، بلکه عملکرد موتور را نیز بهبود می‌بخشد.

ماشین‌آلات مغناطیسی

ماشین‌آلات مغناطیسی با استفاده از نیروی دافعه قطب‌های همنام یا نیروی جاذبه قطب‌های ناهمنام در آهنرباها کار می‌کنند. این امر مستلزم آهنرباهای دائمی با پسماند بالا و وادارندگی ذاتی بالا است. علاوه بر این، به دلیل اصل جاذبه بین قطب‌های ناهمنام، می‌توان درایوهای مغناطیسی را با استفاده از انتقال غیرتماسی ساخت که مزایایی مانند عدم اصطکاک و سر و صدا را ارائه می‌دهد. بنابراین، آهنرباهای Nd-Fe-B با کارایی بالا به طور گسترده در اجزای درایو ماشین‌آلات معدن، یاتاقان‌های مغناطیسی در ژیروسکوپ‌ها و توربین‌ها در ماهواره‌ها و فضاپیماها و یاتاقان‌های روتور در پمپ‌های گریز از مرکز برای کمک به عملکرد قلب در تجهیزات پزشکی استفاده می‌شوند.

هوافضا

مواد آهنربای دائمی عناصر کمیاب برای پرتاب موشک، موقعیت‌یابی ماهواره و فناوری‌های ارتباطی ضروری هستند. Nd-Fe-B متخلخل با عملکرد بالا به ویژه در سیستم‌های ارسال/دریافت مایکروویو برای رادار مفید است. با استفاده از اثر ترکیبی یک میدان مغناطیسی ثابت و یک میدان مغناطیسی مایکروویو متناوب، رزونانس فرومغناطیسی رخ می‌دهد و امکان ساخت گردش‌دهنده‌های مایکروویو، ایزولاتورها و غیره را فراهم می‌کند. لوازم الکترونیکی مصرفی

لوازم الکترونیکی مصرفی 3C همیشه یک صنعت پایین‌دستی مهم برای NdFeB متخلخل بوده است. NdFeB متخلخل دارای ویژگی‌هایی مانند محصول با انرژی مغناطیسی بالا است که با روند کوچک‌سازی، سبک‌سازی و نازک شدن در محصولات الکترونیکی مصرفی 3C همسو است. این ماده به طور گسترده در قطعات الکترونیکی مانند VCMها، موتورهای خطی تلفن همراه، دوربین‌ها، هدفون‌ها، بلندگوها و موتورهای محرک اسپیندل استفاده می‌شود.

by ALPA

بازیافت ضایعات آهن نئودیمیوم بور: گنجینه‌ای فراموش‌نشدنی

آهنرباهای دائمی نئودیمیوم آهن بور (NdFeB) به دلیل خواص مغناطیسی عالی خود به طور گسترده در تولید انرژی بادی، وسایل نقلیه انرژی جدید و محصولات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند و عنوان "پادشاه آهنرباها" را به خود اختصاص داده‌اند. با این حال، میزان ضایعات در فرآیند تولید آهنربای NdFeB به 30٪ می‌رسد و همراه با طول عمر محدود آنها، این امر منجر به مقدار زیادی زباله NdFeB می‌شود.

این زباله‌ها حاوی تا 30٪ عناصر خاکی کمیاب هستند که بسیار بیشتر از محتوای سنگ معدن‌های خاکی کمیاب اولیه است و آنها را به یک منبع ثانویه بسیار ارزشمند تبدیل می‌کند. بازیابی کارآمد عناصر خاکی کمیاب از زباله‌های NdFeB برای تضمین امنیت منابع خاکی کمیاب، کاهش آلودگی محیط زیست و ترویج توسعه پایدار بسیار مهم است.

ویژگی‌ها و منابع زباله‌های NdFeB

زباله‌های NdFeB عمدتاً از ضایعات، محصولات معیوب و محصولات الکترونیکی از رده خارج شده حاوی آهنربا در طول فرآیند تولید آهنربا سرچشمه می‌گیرند. ترکیب شیمیایی آن پیچیده است. علاوه بر عناصر خاکی کمیاب اصلی Nd و Pr، عناصری مانند Dy و Tb اغلب برای بهبود وادارندگی اضافه می‌شوند و عناصری مانند Co، Al و Cu برای بهبود عملکرد کلی اضافه می‌شوند. بر اساس محتوای عناصر خاکی کمیاب (REE)، ضایعات NdFeB را می‌توان به سه دسته طبقه‌بندی کرد: عناصر خاکی کمیاب کم (REEها < 20%)، عناصر خاکی کمیاب متوسط ​​(20%-30%) و عناصر خاکی کمیاب زیاد (> 30%).

در حال حاضر، فرآیندهای بازیافت ضایعات NdFeB عمدتاً به فناوری‌های پیرومتالورژی، هیدرومتالورژی و بازیافت نوین تقسیم می‌شوند.

(I) فرآیندهای بازیافت پیرومتالورژی

بازیافت پیرومتالورژی، عناصر خاکی کمیاب را از طریق واکنش‌های دمای بالا از آهن جدا می‌کند. روش‌های اصلی شامل اکسیداسیون انتخابی، جداسازی کلرزنی، آلیاژسازی مایع و جداسازی همجوشی سرباره-فلز است.

اکسیداسیون انتخابی بر این واقعیت استوار است که عناصر خاکی کمیاب میل ترکیبی بسیار بیشتری با اکسیژن نسبت به آهن دارند. در دماهای بالا، عناصر خاکی کمیاب به صورت انتخابی اکسید می‌شوند تا اکسید تشکیل دهند که سپس از آهن فلزی جدا می‌شوند. ناکاموتو و همکارانش با کنترل دقیق فشار جزئی اکسیژن، اکسیدهای خاکی کمیاب مخلوط را با خلوص بیش از 95٪ و نرخ بازیابی بیش از 99٪ با موفقیت تهیه کردند.

جداسازی کلرزنی از میل ترکیبی قوی بین عناصر خاکی کمیاب و کلر استفاده می‌کند. عوامل کلرزنی مانند NH4Cl، FeCl2 یا MgCl2 برای تبدیل عناصر خاکی کمیاب به کلریدها قبل از جداسازی استفاده می‌شوند. اودا از FeCl2 به عنوان عامل کلرزنی استفاده کرد و در دمای 800 درجه سانتیگراد واکنش داد و به نرخ بازیابی خاک کمیاب 95.9٪ و خلوص محصول بیش از 99٪ دست یافت.

روش آلیاژسازی مایع از تفاوت میل ترکیبی بین عناصر خاکی کمیاب و آهن برای سایر فلزات برای دستیابی به غنی‌سازی و جداسازی مؤثر عناصر خاکی کمیاب و آهن استفاده می‌کند. عنصر خاکی کمیاب Nd می‌تواند آلیاژهای مختلف با نقطه ذوب پایین را با Ag، Mg و غیره تشکیل دهد.

روش جداسازی سرباره-فلز بر اساس این ویژگی است که عناصر خاکی کمیاب در ضایعات NdFeB راحت‌تر با اکسیژن ترکیب می‌شوند. تمام فلزات موجود در ضایعات NdFeB به اکسیدهای فلزی تبدیل می‌شوند. همزمان، تحت دمای بالای یک عامل سرباره، اکسیدهای آهن با کنترل شرایط احیا به آهن فلزی تبدیل می‌شوند.

(II) فرآیند بازیابی مرطوب

بازیابی مرطوب در حال حاضر پرکاربردترین روش است که عمدتاً شامل روش انحلال کامل، روش انحلال ترجیحی اسید هیدروکلریک، روش رسوب نمک مضاعف و روش استخراج حلال است.

(III) فرآیندهای جدید بازیافت

هدف فناوری‌های جدید بازیافت، حل مشکلات مصرف بالای انرژی و آلودگی زیاد مرتبط با روش‌های سنتی، از جمله انفجار هیدروژن، بیولیچینگ و روش‌های الکتروشیمیایی است.

مقایسه فرآیندهای مختلف بازیافت و تأثیر زیست‌محیطی

فرآیندهای پیرومتالورژی دارای نرخ جریان کوتاه و ظرفیت‌های فرآوری بالا هستند، اما مصرف انرژی بالایی دارند و جداسازی عناصر نادر خاکی منفرد دشوار است. فرآیندهای هیدرومتالورژی دارای نرخ بازیابی بالا و خلوص بالای محصول هستند، اما مصرف اسید بالا و هزینه‌های بالای تصفیه فاضلاب دارند. فرآیندهای جدیدتر مانند بیولیچینگ و روش‌های الکتروشیمیایی سازگار با محیط زیست هستند، اما بیشتر در مرحله آزمایشگاهی هستند و هنوز در مقیاس بزرگ اعمال نشده‌اند.

از نظر تأثیر زیست‌محیطی، فرآیندهای بازیافت سنتی اغلب از اسیدهای قوی، قلیاهای قوی و دماهای بالا استفاده می‌کنند که مقادیر زیادی مایع زائد و گاز زائد تولید می‌کنند و بار زیست‌محیطی را افزایش می‌دهند. بنابراین، توسعه فرآیندهای بازیافت سبز و کم‌مصرف بسیار مهم است.

بازیافت ضایعات NdFeB یک راه کلیدی برای کاهش کمبود منابع نادر خاکی و کاهش آلودگی محیط زیست است. از طریق نوآوری‌های تکنولوژیکی و راهنمایی‌های سیاستی، صنعت بازیافت NdFeB به سمت سبز شدن، کم‌هزینه بودن، فرآیندهای کوتاه و نرخ بازیابی بالا توسعه خواهد یافت و انگیزه جدیدی را به توسعه پایدار تزریق می‌کند.

by ALPA

کاربرد و توسعه مواد پودری معدنی در صنعت لاستیک

لاستیک به طور گسترده در حمل و نقل، ماشین آلات، الکترونیک، دفاع و سایر بخش‌های اقتصاد ملی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، لاستیک همچنین دارای معایب قابل توجه خود، مانند نیروهای بین مولکولی ضعیف، حجم آزاد زیاد و توانایی خود تبلور ضعیف است که منجر به استحکام و مدول پایین و مقاومت سایشی ضعیف در مواد لاستیکی می‌شود. بنابراین، برای برآورده کردن الزامات این کاربردها، افزودن پرکننده‌های غیرفلزی معدنی ضروری است.

به طور کلی، پرکننده‌های غیرفلزی معدنی در لاستیک عمدتاً عملکردهای زیر را انجام می‌دهند: تقویت، پر کردن (افزایش حجم) و کاهش هزینه، بهبود عملکرد پردازش، تنظیم ویژگی‌های ولکانیزاسیون و ایجاد عملکردهای ویژه.

پرکننده‌های معدنی غیرفلزی معدنی رایج در لاستیک

(1) سیلیس

سیلیس در حال حاضر دومین عامل تقویت‌کننده پرکاربرد در صنعت لاستیک پس از کربن سیاه است. فرمول شیمیایی سیلیس SiO2·nH2O است. ساختار ذرات آن حاوی حفره‌های زیادی است. وقتی این حفره‌ها در محدوده 2 نانومتر تا 60 نانومتر باشند، به راحتی با سایر پلیمرها ترکیب می‌شوند، که دلیل اصلی استفاده از سیلیس به عنوان عامل تقویت‌کننده است. سیلیس به عنوان یک عامل تقویت‌کننده می‌تواند مقاومت سایشی و پارگی مواد را تا حد زیادی بهبود بخشد. همچنین می‌تواند خواص مکانیکی لاستیک‌ها را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و به طور گسترده در وسایل نقلیه، ابزار، هوافضا و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

(2) کربنات کلسیم سبک

کربنات کلسیم سبک یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین پرکننده‌ها در صنعت لاستیک است. مقادیر زیادی کربنات کلسیم سبک اضافه شده به لاستیک می‌تواند حجم محصول را افزایش دهد و در نتیجه باعث صرفه‌جویی در لاستیک طبیعی گران‌قیمت و کاهش هزینه‌ها شود. کربنات کلسیم سبک پرکننده لاستیک می‌تواند به استحکام کششی، مقاومت سایشی و استحکام پارگی بالاتری نسبت به لاستیک‌های ولکانیزه خالص دست یابد. این ماده اثر تقویت‌کننده قابل توجهی در لاستیک طبیعی و مصنوعی دارد و همچنین می‌تواند قوام را تنظیم کند. در صنعت کابل، می‌تواند درجه خاصی از عایق را فراهم کند. (3) کائولن

کائولینیت یک آلومینوسیلیکات آبدار، یک کانی رسی رایج است. کاربرد عملی آن در لاستیک، خاصیت ارتجاعی، خواص بازدارندگی، افزایش طول و مقاومت خمشی لاستیک را افزایش می‌دهد. افزودن کائولینیت اصلاح‌شده به لاستیک استایرن-بوتادین (SBR) به طور قابل توجهی افزایش طول، مقاومت پارگی و سختی Shore لاستیک را بهبود می‌بخشد و در عین حال عمر مفید آن را نیز افزایش می‌دهد.

(4) خاک رس

بسته به الزامات فرآیند تولید، خاک رس را می‌توان در طول تولید لاستیک اضافه کرد. خاک رس به عنوان پرکننده برای کاهش هزینه‌ها استفاده می‌شود. با این حال، برای تسهیل اتصال با لاستیک، باید خاک رس فعال باشد. خاک رس فعال یا اصلاح‌شده می‌تواند تا حدی جایگزین کربن سیاه در فرمولاسیون شود.

مطالعات نشان می‌دهد که با افزایش مقدار خاک رس، سختی، تنش کششی 300٪ و مقاومت کششی ترکیب لاستیک کمی کاهش می‌یابد، اما این کاهش را می‌توان با تنظیم سیستم ولکانیزاسیون جبران کرد. هنگامی که در فرمولاسیون آج استفاده می‌شود، پس از بهینه‌سازی سیستم، می‌تواند مقاومت غلتشی را نیز کاهش دهد.

(5) سولفات باریم

این ماده می‌تواند به طور موثری مقاومت در برابر پیری و آب و هوای محصولات لاستیکی مانند لاستیک تایر و تسمه‌ها را افزایش دهد. علاوه بر این، می‌تواند صافی سطح محصولات لاستیکی را بهبود بخشد. به عنوان یک پرکننده پودری لاستیک، نه تنها می‌تواند میزان استفاده از پودر را بهبود بخشد، بلکه از نظر هزینه اقتصادی نیز مزایای آشکاری دارد.

(6) تالک

پودر تالک معمولاً به پودر تالک صنعتی عمومی و پودر تالک فوق ریز تقسیم می‌شود. پودر تالک صنعتی عمومی، به عنوان پرکننده لاستیک، نقش تقویت‌کننده‌ای ندارد و تأثیر ناچیزی در بهبود خواص فیزیکی لاستیک دارد. بنابراین، پودر تالک صنعتی عمومی اغلب به عنوان یک عامل جداکننده استفاده می‌شود. از سوی دیگر، پودر تالک فوق ریز اثر تقویت‌کننده خوبی دارد. اگر به عنوان پرکننده لاستیک استفاده شود، استحکام کششی خود لاستیک برابر با اثر تولید شده توسط سیلیس است.

(7) گرافیت

گرافیت متعلق به کانی‌های غیرفلزی سیلیکات لایه‌ای است و رسانایی حرارتی، رسانایی الکتریکی و روانکاری خوبی دارد. استفاده از گرافیت به عنوان پرکننده لاستیک شامل فرآیندی مشابه فرآیند مورد استفاده برای مونتموریلونیت است، که در آن گرافیت با استفاده از یک تکنیک خاص به ذرات نانومقیاس تجزیه می‌شود. هنگامی که این نانوذرات با ماتریس لاستیک ترکیب می‌شوند، خواص عملکردی مختلف لاستیک بهبود می‌یابد. به عنوان مثال، رسانایی الکتریکی، رسانایی حرارتی، هوابندی و خواص مکانیکی همگی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابند.

by ALPA