Inden for polymerkompositmaterialer er anvendelsen afaluminiumhydroxid (ATH)da et effektivt halogenfrit flammehæmmende fyldstof er afgørende. Imidlertid har den dårlige kompatibilitet og tendens til at aggregere mellem ATH og harpiksmatrix længe begrænset deres fulde ydeevne. Traditionel tørblanding fører ofte til ujævn spredning og dannelse af stresssvage punkter. Indførelsen af vådslibningsteknologi giver en videnskabelig og effektiv løsning på dette problem.
Vådslibning er ikke en simpel proces til at reducere partikelstørrelsen, men en kollaborativ konstruktion, der opnår partikelforfining, overflademodifikation og grænsefladeaktivering samtidigt i et flydende medium.
Vådslibning påfører højfrekvente stød-, forskydnings- og friktionskræfter til gyllen gennem slibeperler (såsom zirconia) i et væskefasemiljø, hvor slibehjælpemidler (såsom dispergeringsmidler) er til stede. Denne kraft kan effektivt depolymerisere de hårde aggregater af ATH og få de originale krystalpartikler til at bryde.
·Partikelstørrelsesreduktion: Stabiliser og kontroller D50-partikelstørrelsen til sub mikron eller endda nanometer niveau. Ifølge den klassiske de Gennes infiltrationsteori reducerer mindre partikelstørrelser kapillartrykket (Δ P ∝ γ/r, hvor γ er overfladespændingen og r er poreradius), der kræves for at overvinde mikroporer og defekter på overfladen af harpikssmeltefyldte partikler, og derved fremme mikroinfiltration.
Vådslibningens væskefasemiljø giver et ideelt reaktionssted for "online" overflademodifikation. Under eller efter slibningsprocessen kan overflademodificerende midler (såsom silankoblingsmidler, titanatkoblingsmidler, fedtsyrer osv.) tilsættes samtidigt.
· In situ podningsreaktion: Med silankoblingsmidler (såsom KH-550, KH-560) som et eksempel, hydrolyseres deres alkoxygrupper til silanol under katalyse af vand og gennemgår derefter kondensationsreaktion med hydroxylgrupper på ATH-overfladen for at danne stærke Si-O-Al kovalente bindinger. Dens organiske lange kæder (såsom amino- og epoxygrupper) strækker sig mod harpiksmatrixen og kan deltage i hærdningsreaktionen af harpiksen eller danne fysisk sammenfiltring.
·Fundamental forbedring af grænsefladeenergi: Den modificerede ATH-overflade ændres fra hydrofil til oleofil (hydrofob), og dens frie overfladeenergi (γ _ s) er tættere på den frie overfladeenergi (γ _ l) af harpiksen. Ifølge Youngs befugtningsligning (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) indikerer et fald i kontaktvinkel θ og en stigning i cos θ en fundamental forbedring af harpiksens befugtningsevne (spredning) mod partikler. Det signifikante fald i grænsefladespændingen (γ _stl) er den direkte termodynamiske drivkraft til forbedring af befugtningsevnen.
Dispergeringsmidler (såsom polyelektrolytter og polymere overfladeaktive stoffer) i vådformalingsslam opretholder langsigtet dispersionsstabilitet afATHpartikler i væskefasen gennem en dobbeltmekanisme af elektrostatisk frastødning og sterisk hindring. Denne stabile tilstand lægger grundlaget for prædispergering i efterfølgende blanding med harpiks.
·Elektrostatisk stabilitet (DLVO-teori): Ioniske dispergeringsmidler adsorberer på overfladen af partikler og danner et dobbeltlag. Når partikler nærmer sig, spredes de på grund af elektrostatisk frastødning.
· Stabilitet af sterisk hindring: De lange kæder af polymerdispergeringsmidler danner et adsorptionslag på overfladen af partikler. Når partiklerne nærmer sig, forårsager de overlappende adsorptionslag et fald i den konformationelle entropi af polymerkæderne og en stigning i osmotisk tryk, hvilket resulterer i en stærk frastødende kraft.
Denne prædispergerede stabile struktur kan maksimalt bibeholdes under blanding, tørring eller hærdning af ATH-opslæmning og harpiks, hvilket opnår "perfekt overførsel" ind i harpiksmatrixen.
ATH behandlet gennem vådslibningsteknologi opnår dyb integration fra makro til mikro og fra fysik til kemi i harpiksen, hvilket i sidste ende afspejles i den omfattende forbedring af kompositmaterialeegenskaber:
· Fremragende dispersionsensartethed: Under scanningelektronmikroskopi (SEM) kan ATH-partikler observeres ensartet fordelt i den kontinuerlige harpiksfase på nanometer/submikronskalaen uden synlige aggregater.
· Stærkere grænsefladebinding: Den modificerede grænseflade danner et effektivt "fleksibelt lag" eller kemisk binding, der tillader spænding at blive effektivt overført og væsentligt forbedrer materialets mekaniske styrke (trækstyrke, slagstyrke) og holdbarhed.
· Stabil flammehæmmende effektivitet og fysiske egenskaber: Ensartet spredning sikrer den synergistiske, effektive og stabile barriereeffekt af flammehæmmende komponenter i en brand, samtidig med at man undgår lokal ydeevneforringelse forårsaget af agglomerering af fyldstof.
· Forbedret bearbejdningsreologi: God partikelbefugtning, mindre agglomeration, kan reducere viskositeten af kompositmateriales smeltning betydeligt, øge fyldningsmængden og bearbejdningens flydeevne.
Vådslibningsteknologi overvinder systematisk problemet med infiltration og spredning afaluminiumhydroxidi harpiksmatrix gennem den tredobbelte synergistiske effekt af fysisk knusning, kemisk modifikation og dispersionsstabilisering. Det reducerer grænsefladeenergien termodynamisk og giver en dispergeret drivkraft og stabilitetsmekanisme kinetisk, hvorved der opnås en intim binding mellem fyldstoffet og matrixen på nanoskala. Dette er ikke kun en teknologisk innovation, men også en dybdegående anvendelse af kolloid- og grænsefladevidenskabsteori, der giver en nøgleteknologisk vej til udviklingen af den næste generation af højtydende, højfyldende og funktionaliserede polymerkompositmaterialer.
