În domeniul materialelor compozite polimerice, aplicarea dehidroxid de aluminiu (ATH)deoarece un material de umplutură ignifug eficient fără halogeni este crucial. Cu toate acestea, compatibilitatea slabă și tendința de agregare între ATH și matricea de rășină au restrâns de multă vreme performanța lor completă. Amestecarea uscată tradițională duce adesea la dispersie neuniformă și la formarea de puncte slabe de stres. Introducerea tehnologiei de măcinare umedă oferă o soluție științifică și eficientă la această problemă.
Măcinarea umedă nu este un proces simplu de reducere a dimensiunii particulelor, ci o inginerie colaborativă care realizează rafinarea particulelor, modificarea suprafeței și activarea interfeței simultan într-un mediu lichid.
Măcinarea umedă aplică forțe de impact, forfecare și frecare de înaltă frecvență nămolului prin margele de măcinare (cum ar fi zirconia) într-un mediu în fază lichidă în care sunt prezenți adjuvanți de măcinare (cum ar fi dispersanții). Această forță poate depolimeriza în mod eficient agregatele dure de ATH și poate provoca spargerea particulelor de cristal originale.
· Reducerea dimensiunii particulelor: Stabilizați și controlați dimensiunea particulelor D50 la nivel sub microni sau chiar nanometri. Conform teoriei clasice de infiltrare de Gennes, dimensiunile mai mici ale particulelor reduc presiunea capilară (Δ P ∝ γ/r, unde γ este tensiunea superficială și r este raza porilor) necesară pentru a depăși micro-porii și defectele de pe suprafața particulelor umplute cu topitură de rășină, promovând astfel microinfiltrarea.
Mediul în fază lichidă al măcinării umede oferă un loc de reacție ideal pentru modificarea „online” a suprafeței. În timpul sau după procesul de măcinare, modificatori de suprafață (cum ar fi agenți de cuplare silan, agenți de cuplare titanat, acizi grași etc.) pot fi adăugați simultan.
· Reacție de grefare in situ: Luând agenți de cuplare silan (cum ar fi KH-550, KH-560) ca exemplu, grupările lor alcoxi sunt hidrolizate în silanol sub cataliza apei și apoi sunt supuse unei reacții de condensare cu grupări hidroxil pe suprafața ATH pentru a forma legături covalente puternice Si-O-Al. Lanțurile sale lungi organice (cum ar fi grupările amino și epoxidice) se extind către matricea rășinii și pot participa la reacția de întărire a rășinii sau pot forma încurcare fizică.
· Îmbunătățirea fundamentală a energiei interfațale: Suprafața modificată a ATH se schimbă de la hidrofilă la oleofilă (hidrofobă), iar energia sa de suprafață liberă (γ _ s) este mai aproape de energia liberă de suprafață (γ _ l) a rășinii. Conform ecuației de umectare a lui Young (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ), o scădere a unghiului de contact θ și o creștere a cos θ indică o îmbunătățire fundamentală a capacității de umectare (împrăștiere) a rășinii către particule. Scăderea semnificativă a tensiunii interfaciale (γ _stl) este forța motrice termodinamică directă pentru îmbunătățirea umectabilității.
Dispersanții (cum ar fi polielectroliții și agenții tensioactivi polimeri) în suspensiile umede de măcinare mențin stabilitatea dispersiei pe termen lung aATHparticulele în faza lichidă printr-un mecanism dublu de repulsie electrostatică și obstacol steric. Această stare stabilă pune bazele pre-dispersiei în amestecarea ulterioară cu rășini.
· Stabilitate electrostatică (teoria DLVO): dispersanții ionici se adsorb pe suprafața particulelor, formând un strat dublu. Când particulele se apropie, ele se dispersează din cauza repulsiei electrostatice.
· Stabilitatea obstacolelor sterice: Lanțurile lungi de dispersanți polimerici formează un strat de adsorbție pe suprafața particulelor. Când particulele se apropie, straturile de adsorbție suprapuse provoacă o scădere a entropiei conformaționale a lanțurilor polimerice și o creștere a presiunii osmotice, rezultând o forță de respingere puternică.
Această structură stabilă predispersată poate fi reținută la maximum în timpul procesului de amestecare, uscare sau întărire a suspensiei ATH și a rășinii, realizând „transferul perfect” în matricea de rășină.
ATH procesat prin tehnologia de măcinare umedă realizează o integrare profundă de la macro la micro și de la fizică la chimie în rășină, reflectată în cele din urmă în îmbunătățirea completă a proprietăților materialului compozit:
·Uniformitate excelentă a dispersiei: La microscopie electronică cu scanare (SEM), particulele de ATH pot fi observate uniform distribuite în faza continuă a rășinii la scara nanometrică/submicronică, fără agregate vizibile.
·Lipirea interfeței mai puternică: Interfața modificată formează un „strat flexibil” eficient sau o legătură chimică, permițând transmiterea eficientă a tensiunii și îmbunătățind semnificativ rezistența mecanică (rezistența la tracțiune, rezistența la impact) și durabilitatea materialului.
· Eficiență stabilă de ignifugare și proprietăți fizice: dispersia uniformă asigură efectul de barieră sinergic, eficient și stabil al componentelor ignifuge într-un incendiu, evitând în același timp degradarea performanței locale cauzată de aglomerarea umpluturii.
· Reologie de procesare îmbunătățită: umezirea bună a particulelor, aglomerarea mai mică, poate reduce semnificativ vâscozitatea topiturii materialului compozit, poate crește cantitatea de umplere și curgerea procesării.
Tehnologia de măcinare umedă depășește sistematic problema infiltrării și dispersăriihidroxid de aluminiuîn matrice de rășină prin efectul sinergic triplu al zdrobirii fizice, modificării chimice și stabilizarea dispersiei. Reduce termodinamic energia interfacială și oferă o forță motrice dispersată și un mecanism de stabilitate cinetic, realizând astfel o legătură intimă între material de umplutură și matrice la scară nanometrică. Aceasta nu este doar o inovație tehnologică, ci și o aplicare aprofundată a teoriei coloidului și a științei interfeței, oferind o cale tehnologică cheie pentru dezvoltarea următoarei generații de materiale compozite polimerice de înaltă performanță, de umplere ridicată și funcționalizate.
