Inom området för polymerkompositmaterial, tillämpningen avaluminiumhydroxid (ATH)eftersom ett effektivt halogenfritt flamskyddsmedel är avgörande. Den dåliga kompatibiliteten och tendensen att aggregera mellan ATH och hartsmatris har dock länge begränsat deras fulla prestanda. Traditionell torrblandning leder ofta till ojämn spridning och bildandet av stresssvaga punkter. Införandet av våtslipningsteknik ger en vetenskaplig och effektiv lösning på detta problem.
Våtslipning är inte en enkel process för att minska partikelstorleken, utan en samarbetsteknik som uppnår partikelförfining, ytmodifiering och gränssnittsaktivering samtidigt i ett flytande medium.
Våtslipning applicerar högfrekventa stöt-, skjuv- och friktionskrafter på slammet genom slippärlor (som zirkoniumoxid) i en vätskefasmiljö där sliphjälpmedel (som dispergeringsmedel) finns närvarande. Denna kraft kan effektivt depolymerisera de hårda aggregaten av ATH och orsaka att de ursprungliga kristallpartiklarna går sönder.
·Reduktion av partikelstorlek: Stabilisera och kontrollera D50-partikelstorleken till submikron eller till och med nanometernivå. Enligt den klassiska de Gennes infiltrationsteorin minskar mindre partikelstorlekar kapillärtrycket (Δ P ∝ γ/r, där γ är ytspänningen och r är porradien) som krävs för att övervinna mikroporer och defekter på ytan av hartssmältfyllda partiklar, vilket främjar mikroinfiltration.
Vätskefasmiljön vid våtslipning ger en idealisk reaktionsplats för "online" ytmodifiering. Under eller efter malningsprocessen kan ytmodifieringsmedel (såsom silankopplingsmedel, titanatkopplingsmedel, fettsyror etc.) tillsättas samtidigt.
· In situ ympreaktion: Med silankopplingsmedel (såsom KH-550, KH-560) som ett exempel, hydrolyseras deras alkoxigrupper till silanol under katalys av vatten och genomgår sedan kondensationsreaktion med hydroxylgrupper på ATH-ytan för att bilda starka Si-O-Al kovalenta bindningar. Dess organiska långa kedjor (såsom amino- och epoxigrupper) sträcker sig mot hartsmatrisen och kan delta i härdningsreaktionen av hartset eller bilda fysisk intrassling.
·Fundamental förbättring av gränsytenergi: Den modifierade ATH-ytan ändras från hydrofil till oleofil (hydrofob), och dess fria ytenergi (γ _ s) är närmare den fria ytenergin (γ _ l) hos hartset. Enligt Youngs vätningsekvation (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) indikerar en minskning av kontaktvinkeln θ och en ökning av cos θ en fundamental förbättring av hartsens vätningsförmåga (spridning) mot partiklar. Den signifikanta minskningen av gränsytspänningen (γ _stl) är den direkta termodynamiska drivkraften för förbättring av vätbarheten.
Dispergeringsmedel (som polyelektrolyter och polymera ytaktiva ämnen) i våtmalningsslam upprätthåller långtidsdispersionsstabilitet avATHpartiklar i vätskefasen genom en dubbel mekanism av elektrostatisk repulsion och steriskt hinder. Detta stabila tillstånd lägger grunden för fördispergering vid efterföljande blandning med hartser.
·Elektrostatisk stabilitet (DLVO-teori): Joniska dispergeringsmedel adsorberas på ytan av partiklar och bildar ett dubbelskikt. När partiklar närmar sig sprids de på grund av elektrostatisk repulsion.
· Stabilitet av steriskt hinder: De långa kedjorna av polymerdispergeringsmedel bildar ett adsorptionsskikt på ytan av partiklar. När partiklarna närmar sig orsakar de överlappande adsorptionsskikten en minskning av den konformationella entropin hos polymerkedjorna och en ökning av osmotiskt tryck, vilket resulterar i en stark repulsiv kraft.
Denna fördispergerade stabila struktur kan maximalt bibehållas under blandningen, torkningen eller härdningsprocessen av ATH-slam och harts, vilket uppnår "perfekt överföring" in i hartsmatrisen.
ATH bearbetad genom våtslipningsteknik uppnår djup integration från makro till mikro, och från fysik till kemi i hartset, vilket slutligen återspeglas i den omfattande förbättringen av kompositmaterialens egenskaper:
·Utmärkt dispersionslikformighet: Under svepelektronmikroskopi (SEM) kan ATH-partiklar observeras jämnt fördelade i den kontinuerliga hartsfasen på nanometer/submikronskala, utan synliga aggregat.
· Starkare gränssnittsbindning: Det modifierade gränssnittet bildar ett effektivt "flexibelt lager" eller kemisk bindning, vilket gör att spänningar effektivt kan överföras och avsevärt förbättrar materialets mekaniska hållfasthet (draghållfasthet, slaghållfasthet) och hållbarhet.
· Stabil flamskyddsmedelseffektivitet och fysikaliska egenskaper: Enhetlig dispersion säkerställer den synergistiska, effektiva och stabila barriäreffekten av flamskyddskomponenter i en brand, samtidigt som man undviker lokal prestandaförsämring orsakad av agglomerering av fyllmedel.
· Förbättrad bearbetningsreologi: Bra partikelvätning, mindre agglomeration, kan avsevärt minska viskositeten hos kompositmaterialsmältan, öka fyllningsmängden och bearbetningens flytbarhet.
Våtslipningsteknik övervinner systematiskt problemet med infiltration och spridning avaluminiumhydroxidi hartsmatris genom den trippelsynergistiska effekten av fysisk krossning, kemisk modifiering och dispersionsstabilisering. Det reducerar gränsytenergin termodynamiskt och ger en spridd drivkraft och stabilitetsmekanism kinetiskt, och uppnår därigenom en intim bindning mellan fyllmedlet och matrisen på nanoskala. Detta är inte bara en teknisk innovation, utan också en djupgående tillämpning av kolloid- och gränssnittsvetenskapsteori, vilket ger en nyckelteknologisk väg för utvecklingen av nästa generation av högpresterande, högfyllande och funktionaliserade polymerkompositmaterial.
