ポリアクリル酸エステルマイクロエマルション変性の難燃性ナノ水酸化マグネシウムの製造方法

本研究は化学変性の方法を通じて、ポリアクリレート（PAE）マイクロエマルジョンとナノ水酸化マグネシウム（MH）を結合して、新しい難燃剤を開発することを目的として、ナノ水酸化マグネシウムのポリマーマトリックス中の分散性、界面適合性及び難燃性を高めることを目的とする。製造プロセスを最適化することにより、ナノ水酸化マグネシウムの表面修飾を実現し、さらにポリプロピレン（PP）などのポリマー材料への応用効果を検討し、ポリマー材料の難燃性と総合性能を向上させるために新しい道を提供する。

1.はじめに

ナノ水酸化マグネシウムは環境保護型ハロゲンフリー難燃剤として、高温で分解して吸熱し、水蒸気を放出するとともに、生成される酸化マグネシウムは良好な断熱性を持っているため、広く研究されている。しかし、ポリマー中での分散性の悪さや界面適合性の悪さは難燃効果の十分な発揮を制限している。ポリアクリル酸エステルマイクロエマルジョンは良好な成膜性、優れた接着性能及び機能化の容易さなどの特徴により、変性ナノ水酸化マグネシウムの理想的な選択となった。

2.材料と方法

ナノ水酸化マグネシウムの合成：沈殿法を用いてナノスケール水酸化マグネシウムを製造し、反応条件を制御して所望の粒径と形態を得る。ポリアクリレートマイクロエマルジョンの製造：エマルジョン重合技術により、特定の乳化剤と開始剤を選択し、特定の分子量と機能団を有するポリアクリレートマイクロエマルジョンを製造する。表面改質：結合剤としてγ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（KH 570）を選択し、化学反応によりポリアクリレートマイクロエマルジョンをナノ水酸化マグネシウム表面にグラフトし、改質ナノ水酸化マグネシウム（MH@PAE）。3.性能試験と分析

分散性と形態観察：透過型電子顕微鏡（TEM）と走査型電子顕微鏡（SEM）によりナノ水酸化マグネシウム及びその改質後の形態と分散状態を観察する。熱性能分析：熱重量分析（TGA）と示差走査熱量測定（DSC）を用いて改質前後のナノ水酸化マグネシウムの熱安定性と難燃性を評価する。力学性能試験：改質ナノ水酸化マグネシウムをポリプロピレンに添加し、複合材料の引張強度、曲げ強度などの力学性能を試験する。難燃性試験：水平燃焼（UL-94）と限界酸素指数（LOI）試験を用いて複合材料の難燃性を評価する。4.結果と議論

研究結果によると、ポリアクリル酸エステルマイクロエマルション変性されたナノ水酸化マグネシウムはポリプロピレンマトリックス中に均一に分散し、マトリックスとの界面相互作用が強化され、点火時間と燃焼速度を低下させ、LOI値を向上させたことを含む材料の難燃性が顕著に向上した。同時に、改質後のナノ水酸化マグネシウムはポリプロピレンの力学性能に与える影響は小さく、一部のサンプルは界面結合の最適化によっても増強された。

5.結論

ポリアクリレートマイクロエマルジョンによるナノ水酸化マグネシウムの表面改質により、ポリマーマトリックス中の分散性と界面適合性の改善に成功し、複合材料の難燃性を効果的に向上させた。この方法は高性能難燃性ポリマー材料の開発に新しい戦略を提供し、特に電子機器、建築、交通機関などの分野で広い応用の将来性を持っている。将来の研究は、異なるポリマー系における応用効果及び改質方法の最適化をさらに探索することができる。