Kako lahko mokro mletje izboljša omočljivost in disperzibilnost aluminijevega hidroksida v smoli?

Na področju polimernih kompozitnih materialov je uporabaaluminijev hidroksid (ATH)ker je učinkovito polnilo, ki zavira gorenje brez halogenov, ključnega pomena. Vendar pa sta slaba združljivost in nagnjenost k združevanju med ATH in smolno matrico dolgo omejevala njihovo polno delovanje. Tradicionalno suho mešanje pogosto povzroči neenakomerno disperzijo in nastanek napetostnih šibkih točk. Uvedba tehnologije mokrega mletja zagotavlja znanstveno in učinkovito rešitev tega problema.

Ⅰ.Osnovni mehanizem mokrega mletja: Skupna optimizacija tri v enem

Mokro mletje ni preprost postopek zmanjševanja velikosti delcev, temveč sodelovalni inženiring, ki doseže prečiščevanje delcev, modifikacijo površine in aktivacijo vmesnika hkrati v tekočem mediju.

1. Natančen nadzor velikosti delcev in optimizacija morfologije (na podlagi fizične disperzije)

Wet grinding applies high-frequency impact, shear, and friction forces to the slurry through grinding beads (such as zirconia) in a liquid-phase environment where grinding aids (such as dispersants) are present. Ta sila lahko učinkovito depolimerizira trde agregate ATH in povzroči zlom prvotnih kristalnih delcev.

·Zmanjšanje velikosti delcev: Stabilizirajte in nadzorujte velikost delcev D50 na submikronsko ali celo nanometrsko raven. V skladu s klasično de Gennesovo infiltracijsko teorijo manjše velikosti delcev zmanjšajo kapilarni tlak (Δ P ∝ γ/r, kjer je γ površinska napetost in r polmer por), ki je potreben za premagovanje mikro por in napak na površini delcev, napolnjenih s talino smole, in tako spodbuja mikro infiltracijo.

2. Površinska kemična modifikacija (ključ do zmanjšanja medfazne energije)

Okolje tekoče faze mokrega mletja zagotavlja idealno reakcijsko mesto za »online« modifikacijo površine. During or after the grinding process, surface modifiers (such as silane coupling agents, titanate coupling agents, fatty acids, etc.) can be added simultaneously.

·Reakcija cepljenja in situ: Če za primer vzamemo sredstva za spajanje silanov (kot sta KH-550, KH-560), njihove alkoksi skupine hidroliziramo v silanol pod katalizo vode in nato podvržemo kondenzacijski reakciji s hidroksilnimi skupinami na površini ATH, da tvorimo močne kovalentne vezi Si-O-Al. Njegove organske dolge verige (kot so amino in epoksi skupine) se raztezajo proti matriksu smole in lahko sodelujejo pri reakciji strjevanja smole ali tvorijo fizično prepletanje.

· Temeljno izboljšanje medfazne energije: modificirana površina ATH se spremeni iz hidrofilne v oleofilno (hidrofobno), njena površinska prosta energija (γ _ s) pa je bližje površinski prosti energiji (γ _ l) smole. V skladu z Youngovo enačbo omočenja (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) zmanjšanje kontaktnega kota θ in povečanje cos θ kažeta na bistveno izboljšanje omočilne sposobnosti smole (širjenje) proti delcem. Znatno zmanjšanje medfazne napetosti (γ _stl) je neposredna termodinamična gonilna sila za izboljšanje omočljivosti.

3. Decentraliziran stabilizacijski mehanizem (jamstvo za preprečevanje sekundarne aglomeracije)

Disperzijska sredstva (kot so polielektroliti in polimerne površinsko aktivne snovi) v goščah za mokro mletje ohranjajo dolgoročno disperzijsko stabilnostATHdelcev v tekoči fazi z dvojnim mehanizmom elektrostatičnega odbijanja in steričnih ovir. To stabilno stanje je temelj za predhodno disperzijo pri kasnejšem mešanju s smolami.

·Elektrostatična stabilnost (teorija DLVO): Ionski dispergatorji se adsorbirajo na površino delcev in tvorijo dvojno plast. Ko se delci približajo, se razpršijo zaradi elektrostatičnega odbijanja.

· Stabilnost steričnih ovir: dolge verige polimernih disperzij tvorijo adsorpcijsko plast na površini delcev. Ko se delci približajo, prekrivajoče se adsorpcijske plasti povzročijo zmanjšanje konformacijske entropije polimernih verig in povečanje osmotskega tlaka, kar povzroči močno odbojno silo.

To predhodno dispergirano stabilno strukturo je mogoče čim bolj obdržati med mešanjem, sušenjem ali strjevanjem mešanice ATH in smole, s čimer se doseže "popoln prenos" v matriko smole.

Ⅱ. Izboljšanje učinkovitosti končnega kompozitnega materiala

ATH, obdelan s tehnologijo mokrega brušenja, dosega globoko integracijo od makro do mikro in od fizike do kemije v smoli, kar se na koncu odraža v celovitem izboljšanju lastnosti kompozitnega materiala:

· Odlična enakomernost disperzije: pod vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) je mogoče opaziti delce ATH enakomerno porazdeljene v neprekinjeni fazi smole na nanometrski/submikronski lestvici, brez vidnih agregatov.

·Močnejša povezava vmesnika: spremenjen vmesnik tvori učinkovito "fleksibilno plast" ali kemično vez, ki omogoča učinkovit prenos napetosti in znatno izboljša mehansko trdnost (natezna trdnost, udarna trdnost) in vzdržljivost materiala.

·Stabilna učinkovitost zaviranja gorenja in fizikalne lastnosti: Enakomerna disperzija zagotavlja sinergističen, učinkovit in stabilen pregradni učinek komponent, ki zavirajo gorenje, pri ognju, hkrati pa se izogiba lokalnemu poslabšanju učinkovitosti zaradi aglomeracije polnila.

· Izboljšana reologija obdelave: dobro omočenje delcev, manj aglomeracije, lahko znatno zmanjša viskoznost taline kompozitnega materiala, poveča količino polnila in pretočnost obdelave.

Zaključek

Tehnologija mokrega mletja sistematično premaguje problem infiltracije in disperzijealuminijev hidroksidv matrici smole s trojnim sinergijskim učinkom fizičnega drobljenja, kemične modifikacije in stabilizacije disperzije. Termodinamično zmanjša medfazno energijo in kinetično zagotavlja razpršeno pogonsko silo in mehanizem stabilnosti, s čimer doseže tesno vez med polnilom in matriko na nanometru. To ni samo tehnološka inovacija, ampak tudi poglobljena uporaba znanstvene teorije koloidov in vmesnikov, ki zagotavlja ključno tehnološko pot za razvoj naslednje generacije visokozmogljivih, visoko polnilnih in funkcionaliziranih polimernih kompozitnih materialov.