Aluminiumhydroxid (ATH), som det mest udbredte halogenfri flammehæmmende fyldstof i epoxyharpiks, gummi, kompositmaterialer og elektroniske tætningsmaterialer, har flere fordele såsom flammehæmning, røgdæmpning, fyldning, isolering og kontrollerbare omkostninger. Det er en uundværlig funktionel komponent i det globale high-end materialesystem. I praktiske anvendelser har umodificeret aluminiumhydroxid imidlertid dårlig kompatibilitet med organiske polymermatricer, svag grænsefladebinding, let agglomeration på grund af høj fyldning og væsentligt reducerede mekaniske egenskaber af systemet, som længe har begrænset produktstabilitet og konkurrenceevne på det internationale marked.
Overfladebehandling er kerneteknologiens vej til at løse ovennævnte smertepunkter, og det er også det mest effektive middel til at forbedre spredningsevnen, befugtningsevnen, kompatibiliteten, mekanisk styrke, varmebestandighed og langsigtet pålidelighed af aluminiumhydroxid i polymersystemer såsom epoxyharpiks.
Overfladen af umodificeret aluminiumhydroxid er rig på hydroxylgrupper (-OH), der udviser stærk polaritet og høje overfladeenergiegenskaber. Det har naturlige grænsefladebarrierer med organiske matricer med lav polaritet, såsom epoxyharpikser og elastomerer, hovedsageligt manifesteret som:
1. Dårlig grænsefladekompatibilitet, let agglomerering af fyldstoffer og vanskeligheder med ensartet spredning;
2. Harpiksen kan ikke væde overfladen af fyldstoffet fuldstændigt, hvilket danner hulrum og defekter i grænsefladen;
3. Under ydre kraft er grænsefladeafbinding tilbøjelig til at forekomme, hvilket fører til materiale revner og sprødt brud;
4. Viskositeten af det høje påfyldningssystem øges kraftigt, og forarbejdningsstrømningsevnen forringes betydeligt;
5. Trækstyrken, bøjningsstyrken og slagstyrken falder synkront, hvilket ikke kan opfylde kravene til high-end applikationer.
Disse problemer fører direkte til produkternes manglende evne til at bestå internationale certificeringer som UL, IEC, RoHS osv., og er også de vigtigste årsager til, at almindeligt aluminiumhydroxid er svært at komme ind i den globale high-end forsyningskæde.
Essensen af overfladebehandling af aluminiumhydroxid er grænsefladeteknik, som opnår tre kernefunktioner ved at konstruere et organisk belægningslag på molekylært niveau på overfladen af uorganiske partikler:
1. Reducer overfladeenergi, minimer selvaggregering mellem partikler og forbedre spredningsensartethed;
2. Polaritetstilpasning ændrer fyldstoffets hydrofilicitet til oleofilicitet, hvilket gør det yderst kompatibelt med den organiske matrix;
3. Grænsefladebro danner kemiske bindinger mellem fyldstoffer og harpikser for at overføre stress og øge den mekaniske styrke.
Kort sagt forvandler overfladebehandling aluminiumhydroxid fra "simpel fyldning" til "effektiv synergi" og fra "destruktiv ydeevne" til "forbedret ydeevne".
På nuværende tidspunkt high-endaluminiumhydroxidprodukter verden over bruger generelt specifikke eller sammensatte overfladebehandlingsmidler. Forskellige systemer viser betydelige forskelle i kompatibilitetsforbedring, mekanisk forbedring og processeringsflowevne. Følgende er de mest modne og stabile tekniske ruter i branchen.
Silankoblingsmiddel er den mest effektive og udbredte behandlingsmetode til at forbedre kompatibiliteten mellem aluminiumhydroxid og epoxyharpiks, især velegnet til avancerede områder som elektronisk tætning, støbegods og kobberbeklædte laminater.
Virkningsmekanisme:
-Den ene ende af silanmolekylet danner en stabil kovalent binding med hydroxylgruppen på ATH-overfladen;
-Den anden ende indeholder funktionelle grupper såsom epoxy-, amino- og vinylgrupper, som direkte kan deltage i hærdningsreaktionen af epoxyharpiks;
- Dann en stærk 'molekylær bro' ved grænsefladen, hvilket i høj grad forbedrer grænsefladeadhæsionen.
Forstærkende effekt:
-Forbedre kompatibilitet og dispergerbarhed med mere end 50%;
-Forøg trækstyrke og bøjningsstyrke med 20% -40%;
-Væsentlig forbedring i slagstyrke, uden revner eller sprøde brud;
-Under høj fyldning er viskositeten lavere, og flydeevnen er mere stabil.
Titanium- og aluminiumesterbehandlingsmidler er velegnede til kompositmaterialesystemer, der kræver høje tilsætningsmængder, lav viskositet og stærk befugtningsevne, og de kan forbedre grænsefladesmøreevnen og bearbejdningens flydeevne betydeligt.
Virkningsmekanisme:
-Belægning med enkelt molekylært lag reducerer friktion mellem partikler;
-Langkædestruktur flettes sammen med harpiksmatrix for at forbedre kompatibiliteten;
- Danner ikke en stiv grænseflade, balancerer sejhed og bearbejdelighed.
Forstærkende effekt:
- Systemets viskositet er faldet betydeligt, hvilket gør det muligt at opnå højere fyldningsniveauer;
-Jævnt fordelt, uden aggregering eller adskillelse;
-Materialeoverfladen er glattere, og udseendet og bearbejdeligheden er væsentligt optimeret.
Hyperforgrenet polymerkompositbehandling er blevet den nye mainstream-teknologi for verdens bedste materialer, der kræver høj flammehæmning, høj CTI, høj isolering og høj pålidelighed.
Virkningsmekanisme:
-Den multiforgrenede struktur giver rumlig hindring, hvilket fuldstændig forhindrer partikelaggregation;
-Høj funktionel gruppetæthed, stærkere og mere stabil grænsefladebinding;
-Lav fugtabsorption og lav dielektrisk, velegnet til avancerede elektroniske enheder.
Forstærkende effekt:
-Grænsefladen fejler ikke i langsigtede fugtige og varme omgivelser;
-Væsentlig forbedring i isoleringsydelse og spændingsmodstand;
-Opnå den optimale balance mellem mekaniske egenskaber og flammehæmning.
Overfladebehandling er ikke blot "blanding og omrøring", kun præcis kontrol af procesbetingelser kan maksimere modifikationseffekten.
1. Præcis kontrol af mængden af tilsat behandlingsmiddel
Utilstrækkeligt behandlingsmiddel → ufuldstændig belægning;
Overdreven behandlingsmiddel → udseende af frit lag ved grænsefladen, hvilket reducerer hærdningsstyrken og varmebestandigheden.
Optimal tilsætningsmængde: 0,5 % -2,0 % af massen af aluminiumhydroxid.
2. Aktiveringstemperatur og tid
Forskellige behandlingsmidler svarer til forskellige aktiveringstemperaturer for at sikre fuldstændig dannelse af kemiske bindinger frem for fysisk adsorption.
-Silan koblingsmiddel: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 minutter;
-Titanat/aluminat: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 minutter.
3. Høj ensartet spredning
Vedtagelse af højhastighedsblanding, tørbelægning og dynamiske formalingsprocesser for at sikre, at hver aluminiumhydroxidpartikel er ensartet belagt og forhindrer lokal agglomeration.
4. Kontrol med lavt fugtindhold
Kontroller nøje fugtindholdet efter forarbejdning for at undgå problemer såsom hærdning, skumdannelse og isoleringsnedbrydning af epoxyharpiks i overensstemmelse med internationale elektroniske standarder.
Efter professionel overfladebehandling,aluminiumhydroxidkan opnå omfattende ydelsesopgraderinger ved at tilføje epoxyharpiks:
1. Betydelig forbedring i kompatibilitet: ingen delaminering, ingen bundfældning, ingen agglomeration, høj fyldning bevarer stadig ensartet stabilitet;
2. Betydelig forbedring af mekaniske egenskaber: omfattende forbedring af trækstyrke, bøjningsstyrke og slagstyrke, hvilket gør den mindre tilbøjelig til at revne;
3. Stærkere grænsefladebinding: højere ydeevnefastholdelse efter våd varmeældning og termisk chok;
4. Bedre forarbejdningsfluiditet: lavere viskositet, velegnet til automatiserede forseglings-, hælde- og støbeprocesser;
5. Forbedring af isolering og pålidelighed: hulrum i grænsefladen reduceres, spændingsmodstand, CTI-værdi og langsigtet stabilitet opfylder internationale høje krav;
6. Højere flammehæmmende effektivitet: Ensartet spredning gør at ATH gennemgår mere synkron termisk nedbrydning, hvilket resulterer i mere stabile flammehæmmende og røgdæmpende effekter.
Overfladebehandlingen af aluminiumhydroxid er kerneteknologien til at forbedre kompatibiliteten af fyldstoffer, grænsefladebindingsstyrke, systemets mekaniske egenskaber, processtrømningsevne og langsigtet pålidelighed. Gennem videnskabelige modifikationer såsom silan, titanat og hyperforgrenede polymerer kan grænsefladebarrieren mellem uorganiske fyldstoffer og organiske matricer løses fundamentalt, hvilket gør højfyldende, højtydende, halogenfri og miljøvenlige epoxyharpikssystemer til en realitet.
I dagens stadig mere konkurrenceprægede globale high-end materialemarked er aluminiumhydroxidprodukter med stabile, effektive og standardiserede overfladebehandlingsteknologier ikke kun nøglen til formelopgraderinger, men også en vigtig støtte for virksomheder til at åbne internationale markeder, opnå kvalitetsgennembrud og etablere langsigtet konkurrenceevne.
