Phương pháp điều chế vaterit canxi cacbonat
Có ba dạng tinh thể phổ biến của canxi cacbonat: aragonit, vaterit và canxit. Dưới góc độ ổn định nhiệt động, loại canxit là dạng tinh thể bền nhiệt động nhất và tồn tại rộng rãi trong tự nhiên; trong khi loại vaterite là loại không ổn định nhất, ở trạng thái di căn, và chỉ tồn tại ở một số loài cá trong tự nhiên. Cơ quan Otolith, nang ascidian, mô giáp xác.
Có hai cách chính để tạo ra canxi cacbonat vaterit, đó là kết tinh lại hòa tan và chuyển hóa trực tiếp pha rắn-rắn. Hiện tại, người ta tin rằng con đường hòa tan và kết tinh lại là cách chính để tạo ra canxi cacbonat loại vaterit, tức là canxi cacbonat vô định hình được tạo ra như pha ban đầu trong dung dịch. Tuy nhiên, khả năng hòa tan của canxi cacbonat loại vaterit là tương đối cao, và sự hòa tan và tạo mầm và tăng trưởng tiếp theo của canxi cacbonat loại canxit xảy ra. Quá trình như vậy xảy ra liên tục, làm cho canxi cacbonat loại vaterit dần dần chuyển thành canxi cacbonat loại canxit.
Bắt đầu từ lộ trình và cơ chế hình thành, canxi cacbonat loại vaterit có độ tinh khiết cao được điều chế chủ yếu bằng cách ức chế quá trình hòa tan và kết tinh lại. Hiện nay, các phương pháp điều chế phổ biến có thể chia thành ba loại: phương pháp cacbon hóa, phương pháp metathesis và phương pháp phân hủy nhiệt theo các nguyên tắc tham gia vào quá trình tổng hợp.
1. Cacbon hóa
Phương pháp cacbon hóa sử dụng dung dịch kiềm có chứa muối canxi hòa tan làm nguồn canxi, và điều chế canxi cacbonat loại vaterit bằng cách đưa khí CO2 vào dung dịch và kiểm soát các điều kiện của quá trình. Nguồn canxi chủ yếu được chia thành hai loại dung dịch nước canxi hydroxit và dung dịch kiềm canxi clorua. Do đó, người ta cũng xác định được hai hệ chính được điều chế bằng phương pháp cacbon hóa: hệ phản ứng Ca (OH) 2-H2O-CO2 và hệ phản ứng CaCl2-NH3 · H2O -CO2. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả hai hệ thống đều có thể sản xuất tốt vaterite canxi cacbonat.
Tuy nhiên, phương pháp cacbon hóa có ưu điểm là chi phí thấp và thiết bị quy trình đơn giản, hiện đang là phương pháp sản xuất công nghiệp chính để điều chế các loại sản phẩm canxi cacbonat trong và ngoài nước. Đồng thời, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tăng tốc độ truyền khối và phân tán khí CO2 trong dung dịch bằng cách sử dụng các thiết bị như bộ phân tán khí, nâng cao hiệu quả và sản lượng của canxi cacbonat loại vaterit. Do đó, axit cacbonic loại vaterit được điều chế bằng cách cacbon hóa. Canxi có triển vọng ứng dụng tuyệt vời.
2. Phương pháp phân hủy kép
Phương pháp phân hủy kép đề cập đến việc trộn dung dịch muối canxi và dung dịch cacbonat trong những điều kiện nhất định để tạo ra phản ứng phân hủy kép, đồng thời bổ sung chất điều chỉnh dạng tinh thể và kiểm soát nhiệt độ, nồng độ phản ứng và các yếu tố khác để kiểm soát việc chuẩn bị vaterit canxi cacbonat. Nói chung, trong quá trình chuẩn bị, có thể nhanh chóng trộn một dung dịch này vào một dung dịch khác cho phản ứng, hoặc một dung dịch này có thể được đưa vào dung dịch kia bằng cách kiểm soát tốc độ thêm vào cho phản ứng, đồng thời cần phải khuấy. Thúc đẩy phản ứng metathesis.
3. Phương pháp phân hủy nhiệt
Phương pháp phân hủy nhiệt là một phương pháp mới để điều chế canxi cacbonat vaterit, chủ yếu đề cập đến việc điều chế vaterit canxi cacbonat bằng cách phân hủy nhiệt canxi bicacbonat và các điều kiện kiểm soát. Thông thường, mục đích điều chế canxi cacbonat loại vaterit đạt được bằng cách kiểm soát nhiệt độ phân hủy, thời gian phân hủy, chế độ khuấy và các chất phụ gia bằng cách sử dụng dung dịch nước bão hòa của canxi bicacbonat.
Nguyên tắc điều chế của phương pháp phân hủy nhiệt rất đơn giản, quy trình ngắn, yêu cầu thiết bị thấp, nhưng độ tinh khiết của sản phẩm vaterit canxi cacbonat thấp, thời gian phân hủy dài và khó kiểm soát phản ứng phân hủy; đồng thời nhiệt độ yêu cầu trong quá trình sản xuất cao và tiêu tốn nhiều năng lượng. lớn và khó áp dụng vào thực tế. Có rất ít nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp này, và còn rất nhiều việc phải làm về lý thuyết và thực hành.
Ảnh hưởng của chất độn Mica đã được điều chỉnh đối với tính chất chống ăn mòn của lớp phủ UV được bảo dưỡng
Là một bộ phận quan trọng của lớp phủ chống ăn mòn, chất độn chống ăn mòn là một trong những yếu tố quyết định ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của lớp sơn phủ. Được phân chia theo cơ chế hoạt động, chất độn chống ăn mòn chủ yếu bao gồm chất độn chống ăn mòn tích cực, chất độn chống ăn mòn hy sinh và chất độn chống ăn mòn che chắn. Trong số đó, các chất độn chống ăn mòn che chắn như đất sét, boron nitrua, mica, v.v., những chất độn này sẽ không phản ứng với môi trường ăn mòn và cấu trúc phiến độc đáo của chúng có thể tạo thành một lớp rào cản dày đặc nhiều lớp, ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của môi trường ăn mòn và cung cấp một lớp phủ tốt cho lớp phủ. Tác dụng chống ăn mòn, vì vậy nó đã được sử dụng rộng rãi.
Là một khoáng chất silicat, mica có khả năng kháng axit và kiềm tuyệt vời, chịu nhiệt và ổn định hóa học. Cấu trúc dạng hạt và phiến tinh thể siêu mịn tự nhiên cho phép mica dễ dàng được chế biến thành bột siêu mịn có vảy. Độ dày của phiến kính có thể được kiểm soát dưới 1 μm, điều này khó đạt được đối với các loại vảy tổng hợp nhân tạo như vảy thủy tinh và vảy thép không gỉ. Nó là một chất độn chống ăn mòn lý tưởng, vì vậy nó đã nhận được sự quan tâm rộng rãi.
Sự ảnh hưởng của hiệu ứng kích thước của chất độn mica lên đặc tính khuếch tán của nước trong lớp phủ epoxy đã được khám phá bằng phương pháp khối lượng và phương pháp trở kháng điện hóa, và người ta đã chứng minh rằng kích thước mica phù hợp có thể ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của các phân tử nước; Meng và cộng sự. Sau khi sửa đổi, một lớp phủ nhựa epoxy biến tính bằng mica đã được chuẩn bị và hoạt động hư hỏng của lớp phủ dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh xen kẽ biển (AHP) đã được khám phá. Người ta thấy rằng việc sửa đổi bề mặt có thể cải thiện hiệu quả sự phân tán của mica trong lớp phủ.
Mica được sử dụng làm chất độn chống ăn mòn, chất phân tán anion BYK-111 bao gồm phần chuỗi hydrocacbon tích điện âm không phân cực và nhóm ưa nước phân cực, và hợp chất muối alkoxyammonium tích điện dương không phân cực được sử dụng các loại chất làm ướt và phân tán khác nhau, chẳng hạn như BYK-180, polyme loại muối este photphat BYK-145, và đồng trùng hợp khối cao phân tử BYK-168 có chứa các nhóm ái lực sắc tố, làm thay đổi bề mặt của mica. Và kiểm soát lượng mica thêm vào để khám phá ảnh hưởng của chất độn mica đối với tỷ lệ đóng rắn, mức độ đóng rắn, độ bám dính, độ cứng và các đặc tính khác và hiệu suất chống ăn mòn của lớp phủ đóng rắn bằng ánh sáng. Kết quả cho thấy:
(1) Việc bổ sung chất độn mica ít ảnh hưởng đến mức độ đóng rắn nhẹ và tỷ lệ đóng rắn; Việc bổ sung mica có thể cải thiện độ bám dính của lớp phủ, từ cấp độ 1 đến cấp độ 0, ảnh hưởng đến độ cứng của lớp phủ phụ thuộc vào lượng mica trong lớp phủ. mức độ phân tán;
(2) Mica chưa biến tính có khả năng phân tán kém trong lớp phủ và dễ kết tụ. Nó không những không thể cải thiện khả năng chống ăn mòn của lớp phủ mà còn dẫn đến một số lượng lớn các khuyết tật trong lớp phủ và đẩy nhanh sự xuất hiện của ăn mòn; các kiểu làm ướt và phân tán khác nhau được sử dụng. Việc thay đổi bề mặt của mica bởi tác nhân có thể cải thiện đáng kể khả năng phân tán của mica trong lớp phủ, do đó cải thiện hiệu suất chống ăn mòn của lớp phủ đóng rắn bằng ánh sáng được xây dựng.
(3) Chất đồng trùng hợp khối cao phân tử lưỡng tính BYK-168 chất làm ướt và phân tán (chất đồng trùng hợp khối cao phân tử có chứa nhóm ái lực sắc tố) có tác dụng sửa đổi tốt nhất đối với chất độn mica, 30% lượng bổ sung mica biến tính là lượng bổ sung tối ưu, và lớp phủ bền quang được chuẩn bị có khả năng chống phun muối trung tính trong hơn 1000 giờ.
Điều chế Canxi cacbonat hoạt tính từ bã thải gốc Canxi và ảnh hưởng của nó đến tính chất PVC
Là loại nhựa nhiệt dẻo được công nghiệp hóa sớm nhất, PVC có các đặc tính cơ học toàn diện tốt, chống cháy và chống ăn mòn tuyệt vời, nhưng giòn trong quá trình xử lý và phải được sửa đổi sau một loạt các khả năng chịu va đập và dẻo dai trước khi sử dụng. Việc bổ sung một lượng canxi cacbonat thích hợp trong quá trình sửa đổi PVC giúp cải thiện độ dẻo dai, độ cứng, độ bền, khả năng chịu nhiệt và các chỉ tiêu khác của sản phẩm, đồng thời, chi phí ứng dụng PVC được giảm đáng kể.
Là một loại chất độn vô cơ, trong quá trình biến tính PVC, việc bổ sung trực tiếp canxi cacbonat chưa qua xử lý sẽ gây ra hiện tượng kết tụ khu vực. Sản phẩm có khả năng phân tán kém trong hệ thống PVC và ái lực bề mặt yếu nên không thể đạt được sự cải thiện như mong đợi. Do đó, canxi cacbonat phải được biến tính hữu cơ để loại bỏ thế năng bề mặt của canxi cacbonat, tăng tính thấm ướt, khả năng phân tán và tính kỵ nước và tính ưa béo của canxi cacbonat trong nền PVC, đồng thời cải thiện hiệu ứng biến tính của canxi cacbonat trên PVC.
Canxi cacbonat được điều chế bằng cách sử dụng cặn thải công nghiệp và khí thải làm nguyên liệu thô, và nó đã được biến tính. Ảnh hưởng của canxi cacbonat biến tính đến các tính chất của PVC đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy:
(1) Sử dụng cặn thải gốc canxi (thành phần chính CaO) và CO2 sinh ra trong sản xuất công nghiệp làm nguyên liệu, quy trình sản xuất tốt nhất để điều chế canxi cacbonat thông qua quá trình phân hủy, loại bỏ nhũ tương, cacbon hóa, v.v. là: nhiệt độ 25 ℃, canxi hydroxit chứa chất rắn Phần trăm khối lượng là 10%, phần trăm thể tích CO2 là 99,9%, và tốc độ khuấy là 400r / phút.
(2) Canxi cacbonat được biến tính bằng natri stearat, hiệu quả điều chế là tốt nhất khi lượng chất điều chỉnh là 3%, nhiệt độ là 80 ° C, thời gian phản ứng là 30 phút và tốc độ khuấy là 700r / phút.
(3) Các thử nghiệm ứng dụng cho thấy rằng canxi cacbonat biến tính có thể cải thiện hiệu quả các tính chất cơ học của sản phẩm PVC và giảm chi phí ứng dụng PVC.
Các lĩnh vực ứng dụng cao cấp của canxi cacbonat xốp là gì?
Vật liệu xốp là một loại vật liệu có các tính chất đặc biệt, thường có diện tích bề mặt riêng lớn, ổn định nhiệt tốt, ổn định hóa học và phân hủy sinh học, và tốc độ phân hủy phù hợp, làm cho vật liệu này thích hợp để sử dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, điện tử và gốm sứ. Nó có thể được sử dụng rộng rãi và là một vật liệu chức năng rất hứa hẹn.
1. Người vận chuyển thuốc
Người vận chuyển thuốc là một phần quan trọng trong việc phân phối thuốc đúng mục tiêu, đặc biệt là trong điều trị một số bệnh chính (như ung thư, tăng đường huyết, v.v.). Chất được chọn làm chất vận chuyển thuốc không chỉ có thể nạp đủ lượng thuốc mà không phản ứng với nó, mà còn có thể giải phóng hoàn toàn thuốc trong các điều kiện cụ thể để phát huy tác dụng của nó, đồng thời, chính chất vận chuyển không độc hại và ổn định trong tự nhiên, vv Yêu cầu. Chất mang truyền thống thường khó phân hủy, độc hại hoặc có dung tích lỗ xốp nhỏ.
Sử dụng canxi cacbonat xốp làm chất mang không chỉ có thể giải quyết hiệu quả các vấn đề trên mà còn có thể trực tiếp dùng làm thuốc bổ sung canxi, ức chế axit dịch vị, v.v. Vì vậy, trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng canxi cacbonat xốp trong cấp phát thuốc trong và ngoài nước.
2. Gốm sứ sinh học
Canxi cacbonat được sử dụng rộng rãi trong sinh học và y học vì hoạt tính tạo xương và tạo xương tốt, tính tương hợp sinh học và khả năng phân hủy của nó. Sử dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên có hàm lượng canxi cacbonat cao như san hô tự nhiên làm nguyên liệu, loại gốm sứ cacbonat canxi xốp mới được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp ngâm muối có thể được chế tạo thành giá thể tế bào. Nó đã được sử dụng làm tế bào tủy xương của con người, nuôi cấy trong ống nghiệm của nguyên bào sợi, nguyên bào sợi ở nướu và tế bào xương của thai nhi chuột. Về mặt lâm sàng, phẫu thuật chỉnh hình, răng hàm mặt sử dụng PCCC để sửa chữa các khuyết tật về xương và đã đạt được kết quả tốt.
3. Tái chế giấy thải
Trong khi cả nước coi trọng công cuộc cải cách cung thì công tác bảo vệ môi trường cũng ngày càng được chú trọng. Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, mức độ tái chế giấy phế liệu đã đạt đến mức chưa từng có. Mức tiêu thụ giấy phế liệu của Châu Á chiếm một nửa lượng giấy phế liệu tiêu thụ toàn cầu, và mức tiêu thụ của nước này vào năm 2015 là khoảng 103 triệu tấn, vượt xa so với Châu Âu và Hoa Kỳ. Tuy nhiên, về công nghệ tái chế giấy phế liệu then chốt, do Trung Quốc bắt đầu phát triển muộn và chưa được đầu tư đầy đủ trong giai đoạn đầu nên công nghệ này tương đối lạc hậu và phạm vi sử dụng giấy tái chế còn hẹp.
4. Vật liệu bề mặt siêu kỵ nước
Vật liệu siêu kỵ hay còn gọi là vật liệu bề mặt giả lá sen là vật liệu đặc biệt có góc tiếp xúc bề mặt ổn định lớn hơn 150 ° và góc tiếp xúc lăn nhỏ hơn 10 °. Việc chuẩn bị các vật liệu siêu kỵ nước chủ yếu bị ảnh hưởng bởi bề mặt của chúng, vì vậy nó là chìa khóa để phát triển các vật liệu bề mặt siêu kỵ nước.
5. Cảm biến sinh học
Cảm biến sinh học là phương pháp phân tích dấu vết và nhanh chóng ở cấp độ phân tử của các chất, và có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán lâm sàng, kiểm soát công nghiệp, phân tích thực phẩm và thuốc, bảo vệ môi trường và nghiên cứu công nghệ sinh học.
6. Vi nang sinh học
Vi nang sinh học có nguồn gốc từ những năm 1950, chủ yếu bao bọc các hoạt chất sinh học trong vi nang bằng màng thấm chọn lọc, là phương tiện kỹ thuật chính để cố định các chất sinh học (tế bào, enzym, v.v.). Trong số các phương pháp chuẩn bị vi nang, phương pháp tiêu bản được sử dụng phổ biến nhất, và các tiêu bản thường được sử dụng đều là vật liệu xốp. Trong những năm gần đây, trước đà phát triển mạnh mẽ của canxi cacbonat xốp, các nhà nghiên cứu khoa học cũng đã ứng dụng nó vào việc điều chế vi nang sinh học.
7. Khác
Canxi cacbonat dạng xốp không chỉ được sử dụng trong các lĩnh vực nêu trên mà còn có hiệu quả tốt trong nhiều khía cạnh khác.
Ngành đá nhân tạo thạch anh có triển vọng rộng lớn
Đá trang trí xây dựng có thể được chia thành hai loại: đá tự nhiên và đá nhân tạo. Là một loại đá nhân tạo dạng nhựa, đá nhân tạo thạch anh được làm từ nhựa polyester không bão hòa (UPR) làm chất kết dính và cát thạch anh và bột thạch anh làm vật liệu lấp đầy chính.
Đá nhân tạo thạch anh thừa hưởng các đặc tính của đá granit tự nhiên là cứng, chống ăn mòn, mài mòn và có hình thức đẹp, khắc phục được các khuyết điểm của đá tự nhiên như không tái tạo, khả năng chống bám bẩn kém và một số loại phóng xạ, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong nhà bếp, vệ sinh và đá trang trí kiến trúc truyền thống có ưu điểm là không chứa formaldehyde, không bức xạ, độ cứng vừa phải, chống bám bẩn tốt, sạch sẽ và bảo vệ môi trường.
Đá nhân tạo thạch anh là một loại vật liệu trang trí xây dựng mới xuất hiện tương đối muộn. Trong những năm gần đây, với sự trưởng thành của công nghệ sản xuất và chế tác cùng với sự cải tiến đáng kể về mẫu mã và khả năng thiết kế màu sắc, thị phần của đá nhân tạo thạch anh đã tăng lên đáng kể. Theo thống kê của Freedonia, từ năm 1999 đến năm 2016, doanh số bán đá thạch anh nhân tạo trên toàn cầu cho người tiêu dùng cuối cùng đã tăng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 17,9%, cao hơn đáng kể so với tỷ lệ tăng trưởng chung hàng năm 4,9% của vật liệu bề mặt. Vật liệu bề mặt tạo thành một mức độ nhất định của hiệu ứng thay thế.
Ảnh hưởng của sự biến đổi nhôm hydroxit đối với tính chất của cao su tự nhiên
Chất chống cháy nhôm hydroxit đã đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực chống cháy polyme do ưu điểm của nó là ngăn khói, chống cháy, không độc hại, không bay hơi và giá thành thấp, và liều lượng của nó vượt xa các chất chống cháy khác.
Nhôm hydroxit siêu mịn là sản phẩm có cấu trúc tinh thể đều đặn được sản xuất theo quy trình sản xuất đặc biệt. Nó có ưu điểm là độ tinh khiết cao, kích thước hạt nhỏ, dạng tinh thể tốt, hoạt độ bề mặt thấp và diện tích bề mặt riêng nhỏ. Nó có thể được lấp đầy với số lượng lớn bằng cao su và nhựa. Áp dụng cho tất cả các loại công nghệ xử lý.
Nguyên tắc chống cháy của nó là một lượng lớn nước tinh thể được giải phóng trong quá trình phân hủy nhiệt. Vì sự bay hơi của nước tinh thể cần hấp thụ nhiều nhiệt, có vai trò làm nguội vật liệu polyme; hơi nước sinh ra có thể làm loãng khí cháy và ức chế sự lan tỏa của quá trình cháy; mới Các oxit kim loại được tạo ra có hoạt tính cao và có thể hấp phụ các hạt rắn và có vai trò ngăn chặn khói. Ngoài ra, các oxit kim loại phủ trên bề mặt vật liệu polyme có thể thúc đẩy sự hình thành cacbon trên bề mặt của đế và ngăn chặn sự lan truyền của ngọn lửa.
Tuy nhiên, do tính phân cực cực mạnh và tính ưa nước của chất chống cháy vô cơ nhôm hydroxit, nó có khả năng tương thích kém với các vật liệu polyme không phân cực. Để cải thiện khả năng tương thích giữa nhôm hydroxit và polyme, thông thường cần phải Xử lý bề mặt, một trong những phương pháp hiệu quả nhất là sử dụng chất kết nối để xử lý bề mặt nhôm hydroxit.
Sử dụng cao su tự nhiên làm vật liệu cơ bản, ảnh hưởng của xử lý bề mặt nhôm hydroxit siêu mịn đến các tính chất cơ học và tính chất chống cháy của cao su lưu hóa trước và sau khi xử lý bề mặt đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy:
(1) Khi cao su thiên nhiên siêu mịn nhôm hydroxit chống cháy, các tính chất cơ học giảm rõ ràng khi lượng bổ sung tăng lên. Khi lượng bổ sung đạt 150 phần, chất chống cháy đạt mức FV0, chỉ số oxy đạt 29%, và tạo khói nhỏ. Trong điều kiện ít khói và ít halogen, nó có thể được coi là hợp lực với một lượng nhỏ chất chống cháy gốc halogen để cải thiện cơ tính.
(2) Xử lý thay đổi bề mặt của nhôm hydroxit siêu mịn với chất kết nối silan có thể cải thiện hiệu quả khả năng tương thích giữa nhôm hydroxit và cao su tự nhiên, cải thiện hiệu suất xử lý và các tính chất cơ học của lưu hóa, và hiệu suất chống cháy thay đổi tương đối. Nhỏ bé. Khi lượng chất nối silan được thêm vào là 1,5% khối lượng của nhôm hydroxit, hiệu suất được cải thiện nhiều nhất.
(3) Theo hệ thống công thức này, trong một phạm vi nhất định, chỉ số oxy của chất lưu hóa tăng khoảng 2 đơn vị cho mỗi 30 phần nhôm hydroxit siêu mịn được thêm vào.
Sự phát triển, hiện trạng công nghệ và xu hướng phát triển trong tương lai của ngành nhựa biến tính
Do sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp nhựa, miếng trám chính không còn được sử dụng như một vật liệu phụ đơn lẻ. Người ta sử dụng các quy trình tiên tiến hơn từ các phương pháp sản xuất tinh chế mở và banburying, thêm các vật liệu vô cơ, phụ gia hóa học và các vật liệu khác. Các đặc điểm và điểm chung tương ứng của chúng, và sau đó việc sử dụng máy đùn trục vít đôi và máy đùn trục vít ba để trộn và đùn đã trở thành một cách và phương pháp quan trọng để mọi người cải thiện các tính chất đặc biệt của sản phẩm nhựa. Sửa đổi chất dẻo đang phát triển nhanh nhất trong những năm gần đây. Một ngành mới trong ngành nhựa.
1. Ứng dụng của 8 loại nhựa biến tính chính trên thị trường hạ nguồn
Công nghiệp ô tô; Công nghiệp thiết bị gia dụng; Công nghiệp điện - điện tử; Công nghiệp máy móc thiết bị; Đường sắt / quân sự / y tế / hàng không vũ trụ.
2. Năm loại phương pháp sửa đổi nhựa
(1) Đổ đầy sửa đổi
Mục đích chính của việc làm đầy masterbatch là để giảm chi phí sản xuất. Hầu hết chúng được sản xuất bằng cách sử dụng bột vô cơ hoặc chất thải công nghiệp với giá thành rẻ và nguồn rộng làm vật liệu trám trét, bổ sung lượng phụ gia và nhựa tổng hợp thích hợp.
(2) Bản chính được sửa đổi
Masterbatch sửa đổi là một vật liệu được sửa đổi mới được phát triển trên cơ sở masterbatch chất làm đầy. Thêm các vật liệu vô cơ như sợi thủy tinh, bột talc, mica, wollastonite, bari sulfat, cao lanh vào nhựa, hoặc thêm nhựa tổng hợp hoặc chất trợ có các đặc tính đặc biệt trong quá trình xử lý, chẳng hạn như: chất chống lão hóa, chất chống oxy hóa, chất chống lão hóa Các chất tổng hợp này vật liệu đóng vai trò đặc điểm chức năng của các vật liệu khác nhau trong ứng dụng.
(3) Sửa đổi chức năng
Nhiều vật liệu khác nhau như graphene, bột silicone, đất hiếm, magie hydroxit, bột kim loại mịn (bạc, đồng, kẽm, v.v.) được thêm vào nhựa và chỉ số sản phẩm được cải thiện thông qua công nghệ sửa đổi, và khả năng chống cháy, chống lão hóa sức đề kháng, khả năng chống chịu Các tính chất vật lý như nhiệt độ cao và thấp đã được cải thiện, và các tính chất đặc biệt như dẫn điện, kháng khuẩn, cách điện và gia cường cũng có thể được thực hiện, và nó đã chiếm một vị trí trong thị trường sản phẩm nhựa bền chính.
(4) Sửa đổi hợp chất nhiều thành phần
Sự biến đổi composite nhiều thành phần chủ yếu kết hợp nhựa với một hoặc nhiều vật liệu vô cơ, vật liệu polyme, phụ gia hóa học, v.v ... thông qua pha trộn, ghép, tạo khối và các dạng khác để tạo ra nhựa "hợp kim hóa". Các thuộc tính của mỗi thành phần bổ sung cho nhau để tạo thành một vật liệu nhựa có nhiều đặc tính tuyệt vời, để đạt được mục đích cải thiện hiệu suất và đa chức năng.
(5) Sửa đổi đặc biệt
Các vật liệu chức năng hoặc chất phụ gia khác nhau được thêm vào nhựa đặc biệt, để nhựa đặc biệt đắt tiền không chỉ duy trì các đặc tính ban đầu mà còn có các chức năng đặc biệt, phù hợp với thị trường ứng dụng của các sản phẩm khác nhau.
3. Ba xu hướng mới trong việc phát triển nhựa biến tính
(1) Vật liệu vô cơ kích thước nano
Vật liệu vô cơ được sử dụng rộng rãi trong chất dẻo. Các chức năng của vật liệu vô cơ dần được làm nổi bật với kích thước hạt siêu mịn. Nhựa biến tính bằng bột nano vô cơ có nhiều đặc tính độc đáo, mang lại cơ hội phát triển mới cho sự phát triển của ngành nhựa.
(2) Phụ gia hóa học hiệu quả cao
Việc phát triển các chất phụ gia hiệu quả cao mới đã trở thành một hướng phát triển quan trọng cho chất dẻo biến tính. Các chất phụ gia liên quan đến nhựa biến tính ngoài những chất thường được sử dụng trong chế biến nhựa, chẳng hạn như chất ổn định nhiệt, chất làm dẻo, chất hấp thụ tia cực tím, chất tạo mầm, chất chống tĩnh điện, ngoài chất phân tán và chất chống cháy, các chất phụ gia đa chức năng và hiệu quả cao chẳng hạn như độ dẻo dai, chất chống cháy, tính tổng hợp và khả năng tương thích của hợp kim (khả năng tương thích giao diện) cũng rất quan trọng đối với chất dẻo biến tính.
(3) Bảo vệ môi trường của nhựa biến tính
Với việc nâng cao nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường và các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt, các khái niệm về bảo vệ môi trường như sử dụng tái tạo nhựa, tiêu hóa môi trường, phân hủy sinh học, không độc hại, không mùi và không ô nhiễm đã được tích hợp vào thiết kế và Sản xuất chất dẻo biến tính Trong quá trình này, cần chú trọng đến việc bảo tồn và sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng, việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm nhựa biến tính không gây ô nhiễm, có thể phân hủy hoàn toàn, có thể tái chế và thân thiện với môi trường đã trở thành một điểm nóng mới.
Tiến trình ứng dụng và nghiên cứu của chất chống cháy hydroxit trong polyetylen
Polyetylen (PE) là một loại nhựa nhiệt dẻo thu được bằng cách trùng hợp etylen đơn phân. Nó có khả năng chịu lạnh tốt, độ bền cơ học và tính chất điện môi tốt. Nó được sử dụng rộng rãi trong cáp, phim, đường ống, bao bì, thùng chứa, thiết bị y tế và các sản phẩm khác. Nhưng chỉ số oxy PE là 17,4%, là vật liệu dễ cháy. Chất liệu PE có tốc độ cháy nhanh, tỏa nhiệt / khói lớn, dễ chảy ra và rơi ra khi đốt, đe dọa lớn đến an toàn tính mạng và tài sản, hạn chế sử dụng và phát triển của polyetylen. Do đó, bắt buộc phải thực hiện sửa đổi chất chống cháy.
Chất chống cháy hydroxit kim loại chủ yếu là nhôm hydroxit và magie hydroxit. Chất chống cháy magie-nhôm có tính ổn định tốt, không độc hại và ít tạo khói. Trong quá trình cháy, hơi nước sẽ thoát ra làm loãng khí cháy, lấy đi một phần nhiệt lượng, ức chế quá trình cháy và tạo ra hiệu ứng chống cháy. Chất chống cháy nhôm-magiê có thể kéo dài thời gian bắt lửa và giảm tốc độ tỏa nhiệt. Khả năng tương thích của magie hydroxit với PE kém và hiệu quả chống cháy thấp. Nó cần một lượng lớn bổ sung để cải thiện hiệu suất chống cháy, và bổ sung một lượng lớn sẽ làm giảm quá trình xử lý vật liệu composite. giới tính và tính chất cơ học.
Magiê hydroxit được biến tính bề mặt bằng natri stearat và polyetylen glycol làm chất điều chỉnh, và vật liệu tổng hợp chống cháy polyetylen mật độ cao đã được điều chế. Nghiên cứu cho thấy rằng khi lượng bổ sung magie hydroxit biến tính là 30%, độ bền kéo của vật liệu composite HDPE / magie hydroxit là 12,3MPa, magie hydroxit có khả năng tương thích tốt với HDPE và chỉ số oxy giới hạn tăng lên 24,6%, hiệu suất chống cháy được cải thiện ít hơn.
Hydroxit kép phân lớp sẽ giải phóng CO2 và H2O khi nó phân hủy, pha loãng và chặn oxy, làm cho nó có tác dụng chống cháy tốt và có thể thay thế các chất chống cháy chứa halogen và phốt pho.
Vật liệu tổng hợp chống cháy nhôm hydroxit / Mg-Fe-LDH / HDPE được điều chế bằng nhôm hydroxit và hydroxit kép sắt magie tự tạo (Mg-FeLDH) làm chất chống cháy. Nghiên cứu cho thấy nhôm hydroxit và Mg-Fe-LDH có thể ức chế hiệu quả sự giải phóng CO và tỏa nhiệt trong quá trình đốt cháy vật liệu composite (HDPE1, HDPE2, HDPE3), làm cho HDPE khó bắt lửa. Khi tổng lượng chất chống cháy là 40% (2% Mg-Fe-LDH, HDPE2), vật liệu tổng hợp HDPE có đặc tính chống cháy tốt.
Vật liệu tổng hợp HDPE được điều chế với nhôm hydroxit, vermiculit trương nở và antimon trioxit làm chất chống cháy. Nghiên cứu cho thấy khi tỷ lệ nhôm hydroxit / vermiculite trương nở là 3: 2, các tính chất cơ học của vật liệu composite tốt hơn, và hiệu suất ngăn khói và chống cháy đạt mức FV-0. Khi tổng lượng nhôm hydroxit và vermiculite trương nở là 50%, chỉ số oxy giới hạn đầu tiên tăng và sau đó giảm khi sự tăng của nhôm hydroxit, và tỷ lệ tối ưu là 3∶2.
Ảnh hưởng của magiê hydroxit và kẽm borat lên đặc tính chống cháy của polyetylen mật độ thấp tuyến tính và đồng trùng hợp etylen etyl acrylat đã được nghiên cứu. Người ta nhận thấy rằng với việc tăng tỷ lệ magie hydroxit và kẽm borat, tính năng chống cháy của vật liệu composite được cải thiện. Khi lượng magie hydroxit bổ sung là 65%, hiệu suất chống cháy là tốt nhất, đạt mức UL94V-0.
Ảnh hưởng của magie hydroxit đến các đặc tính chống cháy của polyetylen mật độ thấp tuyến tính đã được nghiên cứu. Khi liều lượng magie hydroxit đạt 70%, chỉ số oxy giới hạn đạt 31,4%, cao hơn khoảng 71% so với nguyên liệu tinh khiết và thử nghiệm đốt cháy thẳng đứng đạt mức V-0.
Chất chống cháy hydroxit kim loại an toàn, thân thiện với môi trường và không tốn kém. Khi sử dụng đơn lẻ thì hiệu quả chống cháy không tốt, cần bổ sung một lượng lớn để cải thiện tính năng chống cháy của vật liệu, nhưng khi thêm một lượng lớn thì cơ tính sẽ bị giảm. Do đó, hướng nghiên cứu của chất chống cháy hydroxit là nghiên cứu sự biến đổi bề mặt và sử dụng nó kết hợp với chất chống cháy nitơ và phốt pho để nâng cao tính năng chống cháy và giảm lượng bổ sung.
Làm thế nào để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit?
Ôxít kẽm nano là một loại vật liệu hóa học vô cơ mịn chức năng mới. Do kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt riêng lớn, nó có các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo về các khía cạnh hóa học, quang học, sinh học và điện học. Nó được sử dụng rộng rãi trong các chất phụ gia kháng khuẩn, chất xúc tác, cao su, thuốc nhuộm, mực in, chất phủ, thủy tinh, gốm áp điện, quang điện tử và hóa chất hàng ngày, v.v., phát triển và sử dụng các triển vọng rộng rãi.
Tuy nhiên, do diện tích bề mặt riêng lớn và năng lượng bề mặt riêng của nano kẽm oxit, nên tính phân cực bề mặt mạnh và dễ kết tụ; không dễ phân tán đồng đều trong môi trường hữu cơ, điều này làm hạn chế rất nhiều tác dụng nano của nó. Do đó, sự phân tán và biến đổi bề mặt của bột nano kẽm oxit đã trở thành một phương pháp xử lý cần thiết trước khi vật liệu nano được áp dụng trong chất nền.
1. Sửa đổi lớp phủ bề mặt của nano kẽm oxit
Đây là phương pháp biến đổi bề mặt chính của chất độn hoặc chất màu vô cơ hiện nay. Chất hoạt động bề mặt được sử dụng để bao phủ bề mặt của các hạt để tạo ra các đặc tính mới cho bề mặt của các hạt. Các chất điều chỉnh bề mặt thường được sử dụng bao gồm chất nối silan, chất nối titanate, axit stearic, silicone, v.v.
Wang Guohong và cộng sự. đã sử dụng natri laurat để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit. Trong điều kiện lượng natri xitrat là 15%, giá trị pH là 6, và thời gian sửa đổi là 1,5 giờ, tính ưa béo của oxit kẽm nano biến tính đã được cải thiện. Độ hóa học đạt 79,2%, có thể phân tán tốt trong metanol và xylen. Zhuang Tao và cộng sự. đã sử dụng tác nhân nối titanate để sửa đổi bề mặt của nano kẽm oxit. Khi lượng titanat 3%, nhiệt độ 30 ° C, thời gian khuấy 90 phút, chỉ số hoạt hóa của nano kẽm oxit có thể đạt 99,83%. Khi oxit kẽm nano biến tính được áp dụng cho cao su tự nhiên, tst và t90 của nó đều được kéo dài, đồng thời độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và độ mềm dẻo đều được cải thiện.
2. Biến đổi cơ học của nano kẽm oxit
Đây là phương pháp sử dụng phương pháp nghiền thành bột, ma sát và các phương pháp khác để kích hoạt bề mặt hạt với ứng suất cơ học nhằm thay đổi cấu trúc tinh thể bề mặt và cấu trúc lý hóa của nó. Trong phương pháp này, mạng tinh thể phân tử được dịch chuyển, nội năng được tăng lên, và bề mặt bột hoạt động phản ứng và gắn với các chất khác dưới tác dụng của ngoại lực, để đạt được mục đích biến đổi bề mặt.
Phân tử axit stearic được liên kết hóa học trên bề mặt của oxit kẽm, cấu trúc tinh thể của oxit kẽm trước và sau khi điều chỉnh là giống nhau, sự kết tụ của các hạt của nó bị giảm đi và kích thước hạt thứ cấp giảm đáng kể. Bằng cách đo chỉ số hoạt hóa và tính ưa béo của các mẫu đã sửa đổi, lượng chất điều chỉnh tối ưu là 10% khối lượng của oxit kẽm. Bề mặt của oxit kẽm là chất ưa béo và kỵ nước, có hiệu suất phân tán tốt trong dung môi hữu cơ.
3. Sửa đổi phản ứng kết tủa oxit kẽm-nano
Phương pháp sử dụng các chất hữu cơ hoặc vô cơ để lắng một lớp phủ trên bề mặt của các hạt để thay đổi tính chất bề mặt của chúng.
Hiện tại, một số đột phá đã được thực hiện trong công nghệ điều chế oxit kẽm nano, và một số nhà sản xuất công nghiệp hóa đã được thành lập ở Trung Quốc. Tuy nhiên, công nghệ biến tính bề mặt và công nghệ ứng dụng của nano kẽm oxit vẫn chưa được quan tâm nhiều và việc phát triển lĩnh vực ứng dụng của nó bị hạn chế rất nhiều. Vì vậy, cần tăng cường nghiên cứu cải biến bề mặt và ứng dụng sản phẩm nano kẽm oxit, phát triển các sản phẩm hiệu suất cao, mở rộng lĩnh vực ứng dụng của sản phẩm để đáp ứng nhu cầu về sản phẩm nano kẽm oxit trong các lĩnh vực khác nhau.
Bốn công nghệ sửa đổi chính của hydrotalcite
Hydrotalcite (Hydroxit kép phân lớp, LDHs) là một vật liệu chức năng mang vô cơ phân lớp, các anion xen kẽ có thể trao đổi và số lượng và loại có thể được điều chỉnh một cách chiến lược theo nhu cầu thực tế. Các đặc tính biến tính có thể điều chỉnh của thành phần và cấu trúc này của LDH làm cho chúng trở thành một trong những vật liệu có tiềm năng nghiên cứu và triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực xúc tác công nghiệp, quang điện, giải phóng thuốc, biến tính nhựa và xử lý nước thải.
Bởi vì LDH là các chất vô cơ rất ưa nước và khoảng cách giữa các lớp của cấu trúc phiến nhỏ, khả năng tương thích với polyme kém và sự phân tán ở quy mô nano của LDH không dễ đạt được. Ngoài ra, khả năng trao đổi của các anion giữa các lớp LDHs làm cho các LDH được biến đổi có các đặc tính chức năng cụ thể. Do đó, LDHs cần được sửa đổi để cải thiện các thuộc tính giao diện và mở rộng phạm vi ứng dụng.
Có nhiều phương pháp sửa đổi cho LDH, và phương pháp thích hợp có thể được lựa chọn theo các thuộc tính và lĩnh vực ứng dụng của vật liệu tổng hợp được yêu cầu. Trong đó, các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất chủ yếu bao gồm phương pháp đồng kết tủa, phương pháp tổng hợp thủy nhiệt, phương pháp trao đổi ion và phương pháp rang thu hồi.
1. Phương pháp đồng kết tủa
Đồng kết tủa là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp LDH. Thêm dung dịch nước hỗn hợp có chứa một tỷ lệ nhất định các cation kim loại hóa trị 2 và 3 vào dung dịch kiềm, kiểm soát giá trị pH của hệ thống, duy trì nhiệt độ nhất định, phản ứng trong điều kiện liên tục và khuấy nhanh cho đến khi dung dịch kết tủa và tiếp tục già hóa kết tủa trong một thời gian, và sau đó lọc, rửa và làm khô để thu được LDHs rắn. Thông thường nitrat, clorua, sunfat và cacbonat có thể được sử dụng làm muối kim loại, và các chất kiềm thường được sử dụng có thể được chọn từ natri hydroxit, kali hydroxit và nước amoniac. Phương pháp đồng kết tủa có ưu điểm là phương pháp quá trình đơn giản, thời gian tổng hợp ngắn, dễ kiểm soát điều kiện và phạm vi ứng dụng rộng rãi. Các chế phẩm và loại LDH khác nhau có thể được điều chế bằng cách sử dụng các anion và cation khác nhau.
2. Phương pháp thủy nhiệt
Nhìn chung, phương pháp thủy nhiệt không yêu cầu xử lý nhiệt độ cao, và có thể kiểm soát cấu trúc tinh thể của sản phẩm để thu được các LDH có cấu trúc phân lớp rõ ràng. Hỗn hợp được đặt trong một nồi hấp, và ở một nhiệt độ nhất định, các phản ứng tĩnh với các khoảng thời gian khác nhau được thực hiện để thu được LDH.
3. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là trao đổi các anion xen kẽ của các LDH hiện có với các anion khách khác để thu được một loại hợp chất LDH khách mới. Số lượng và loại anion giữa các lớp có thể được điều chỉnh theo các đặc tính mong muốn. Các anion khách, môi trường trao đổi, pH và thời gian phản ứng đều có ảnh hưởng lớn đến quá trình trao đổi ion.
4. Phương pháp phục hồi rang
Phương pháp phục hồi rang được chia thành hai bước. Các LDH lần đầu tiên được nung ở nhiệt độ cao ở 500–800 ° C, và các phân tử CO32−, NO3− hoặc các phân tử anion hữu cơ khác có thể được loại bỏ sau quá trình nung. Cấu trúc phiến đã thu gọn để thu được Ôxít kép phân lớp (LDO). Sau đó, theo hiệu ứng ghi nhớ của LDO, nó hấp thụ các anion để hoàn nguyên thành LDH trong dung dịch nước. Ưu điểm của phương pháp nung thu hồi là có thể thu được hydrotalcit anion mong muốn theo cách có mục tiêu và nó có thể loại bỏ sự cạnh tranh với anion hữu cơ, cải thiện tính kháng axit và được áp dụng trong phạm vi pH rộng hơn. Cũng cần lưu ý rằng nhiệt độ nung quá cao có thể phá hủy cấu trúc phân lớp của hydrotalcite. Ngoài ra, cần chú ý đến nồng độ của môi trường anion trong quá trình thu hồi.