Aluminijev hidroksid (ATH), kot najpogosteje uporabljeno polnilo za zaviranje gorenja brez halogenov v epoksi smoli, gumi, kompozitnih materialih in elektronskih tesnilnih materialih, ima številne prednosti, kot so zaviranje gorenja, dušenje dima, polnjenje, izolacija in nadzorovani stroški. Je nepogrešljiva funkcionalna komponenta v globalnem sistemu vrhunskih materialov. Vendar pa ima nemodificiran aluminijev hidroksid v praktičnih aplikacijah slabo združljivost z organskimi polimernimi matricami, šibko medfazno vez, enostavno aglomeracijo zaradi velikega polnjenja in znatno zmanjšane mehanske lastnosti sistema, ki so dolgo omejevale stabilnost izdelka in konkurenčnost na mednarodnem trgu.
Površinska obdelava je temeljna tehnološka pot za reševanje zgoraj navedenih bolečih točk in je tudi najučinkovitejše sredstvo za izboljšanje disperzibilnosti, omočljivosti, združljivosti, mehanske trdnosti, toplotne odpornosti in dolgoročne zanesljivosti aluminijevega hidroksida v polimernih sistemih, kot je epoksi smola.
Površina nemodificiranega aluminijevega hidroksida je bogata s hidroksilnimi skupinami (-OH), ki izkazujejo močno polarnost in visoke površinske energijske lastnosti. Ima naravne mejne ovire z organskimi matricami z nizko polarnostjo, kot so epoksi smole in elastomeri, ki se v glavnem kažejo kot:
1. Slaba združljivost vmesnika, enostavno aglomeriranje polnil in težave pri enakomerni disperziji;
2. Smola ne more popolnoma zmočiti površine polnila, kar tvori vmesne praznine in napake;
3. Pod zunanjo silo lahko pride do odlepitve vmesnika, kar vodi do razpokanja materiala in krhkega loma;
4. Viskoznost sistema visokega polnjenja se močno poveča, pretočnost obdelave pa se znatno poslabša;
5. Natezna trdnost, upogibna trdnost in udarna žilavost se sočasno zmanjšujejo, kar ne more izpolniti zahtev vrhunskih aplikacij.
Ta vprašanja neposredno vodijo do nezmožnosti izdelkov, da bi opravili mednarodne certifikate, kot so UL, IEC, RoHS itd., in so tudi ključni razlogi, zakaj navaden aluminijev hidroksid težko vstopi v globalno visokokakovostno dobavno verigo.
Bistvo površinske obdelave aluminijevega hidroksida je inženiring vmesnikov, ki doseže tri ključne funkcije s konstruiranjem organske prevleke na molekularni ravni na površini anorganskih delcev:
1. Zmanjšajte površinsko energijo, zmanjšajte samozdruževanje med delci in izboljšajte enakomernost disperzije;
2. Ujemanje polarnosti spremeni hidrofilnost polnila v oleofilnost, zaradi česar je zelo združljivo z organsko matriko;
3. Premostitev vmesnika, ki tvori kemične vezi med polnili in smolami za prenos napetosti in povečanje mehanske trdnosti.
Preprosto povedano, površinska obdelava spremeni aluminijev hidroksid iz "preprostega polnjenja" v "učinkovito sinergijo" in iz "destruktivnega delovanja" v "izboljšano delovanje".
Trenutno vrhunskoaluminijev hidroksidizdelki po vsem svetu na splošno uporabljajo posebna ali sestavljena sredstva za površinsko obdelavo. Različni sistemi kažejo pomembne razlike v izboljšanju združljivosti, mehanskih izboljšavah in pretočnosti obdelave. Sledijo najbolj zrele in stabilne tehnične poti v industriji.
Silansko spojno sredstvo je najučinkovitejša in široko uporabljena metoda obdelave za izboljšanje združljivosti med aluminijevim hidroksidom in epoksidno smolo, še posebej primerna za visokokakovostna področja, kot so elektronsko tesnjenje, ulitki in laminati, prevlečeni z bakrom.
Mehanizem delovanja:
-En konec molekule silana tvori stabilno kovalentno vez s hidroksilno skupino na površini ATH;
-Drugi konec vsebuje funkcionalne skupine, kot so epoksi, amino in vinilne skupine, ki lahko neposredno sodelujejo pri reakciji utrjevanja epoksi smole;
- Oblikujte močan 'molekularni most' na vmesniku, kar močno izboljša oprijem na površini.
Učinek izboljšanja:
- Izboljšajte združljivost in disperzibilnost za več kot 50 %;
- Povečanje natezne trdnosti in upogibne trdnosti za 20% -40%;
-Pomembno izboljšanje udarne žilavosti, brez razpok ali krhkega loma;
- Pri visokem polnjenju je viskoznost nižja in pretočnost bolj stabilna.
Sredstva za obdelavo titanovega in aluminijevega estra so primerna za sisteme kompozitnih materialov, ki zahtevajo velike dodane količine, nizko viskoznost in močno omočljivost ter lahko znatno izboljšajo mazljivost površine in pretočnost pri obdelavi.
Mehanizem delovanja:
-Prevleka z eno molekularno plastjo zmanjša trenje med delci;
-Struktura dolge verige se prepleta z matrico smole za izboljšanje združljivosti;
- Ne tvori togega vmesnika, uravnoteži žilavost in sposobnost obdelave.
Učinek izboljšanja:
- Viskoznost sistema se je znatno zmanjšala, kar omogoča doseganje višjih stopenj polnjenja;
- Enakomerno razpršeno, brez združevanja ali ločevanja;
-Površina materiala je bolj gladka, videz in sposobnost obdelave pa sta znatno optimizirana.
Obdelava s hiperrazvejanimi polimernimi kompoziti je postala nova glavna tehnologija za vrhunske materiale na svetu, ki zahtevajo visoko negorljivost, visok CTI, visoko izolacijo in visoko zanesljivost.
Mehanizem delovanja:
- Večrazvejana struktura zagotavlja prostorsko oviro, ki popolnoma preprečuje združevanje delcev;
-Visoka gostota funkcionalnih skupin, močnejša in stabilnejša povezava vmesnikov;
- Nizka absorpcija vlage in nizka dielektričnost, primerna za elektronske naprave višjega cenovnega razreda.
Učinek izboljšanja:
- Vmesnik ne odpove v dolgotrajnem vlažnem in vročem okolju;
-Pomembno izboljšanje izolacijske učinkovitosti in napetostne odpornosti;
- Doseči optimalno ravnovesje med mehanskimi lastnostmi in negorljivostjo.
Površinska obdelava ni preprosto "mešanje in mešanje", le natančna kontrola procesnih pogojev lahko poveča učinek modifikacije.
1. Natančna kontrola količine dodanega čistilnega sredstva
Nezadostno čistilno sredstvo → nepopolna prevleka;
Prekomerna količina čistilnega sredstva → videz proste plasti na vmesniku, ki zmanjšuje moč strjevanja in toplotno odpornost.
Optimalna količina dodatka: 0,5% -2,0% mase aluminijevega hidroksida.
2. Temperatura in čas aktivacije
Različna sredstva za obdelavo ustrezajo različnim aktivacijskim temperaturam, da zagotovijo popolno tvorbo kemičnih vezi in ne fizične adsorpcije.
-Silansko spojno sredstvo: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 minut;
-Titanat/aluminat: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 minut.
3. Visoka enakomerna disperzija
Sprejemanje postopkov mešanja z visoko hitrostjo, suhega premazovanja in dinamičnega mletja zagotavlja, da je vsak delec aluminijevega hidroksida enakomerno prevlečen in preprečuje lokalno aglomeracijo.
4. Nadzor nizke vsebnosti vlage
Strogo nadzorujte vsebnost vlage po obdelavi, da se izognete težavam, kot so strjevanje, penjenje in poslabšanje izolacije epoksi smole, v skladu z mednarodnimi standardi za elektroniko.
Po profesionalni površinski obdelavi,aluminijev hidroksidlahko doseže obsežne nadgradnje zmogljivosti z dodajanjem epoksi smole:
1. Bistveno izboljšanje združljivosti: brez delaminacije, brez usedanja, brez aglomeracije, visoko polnjenje še vedno ohranja enakomerno stabilnost;
2. Znatno izboljšanje mehanskih lastnosti: celovito izboljšanje natezne trdnosti, upogibne trdnosti in udarne žilavosti, zaradi česar je manj nagnjen k pokanju;
3. Močnejša vezava vmesnika: večja ohranitev zmogljivosti po mokrem toplotnem staranju in toplotnem šoku;
4. Boljša tekočnost obdelave: nižja viskoznost, primerna za avtomatizirane postopke tesnjenja, vlivanja in oblikovanja;
5. Izboljšanje izolacije in zanesljivosti: praznine v vmesniku so zmanjšane, napetostna upornost, vrednost CTI in dolgoročna stabilnost izpolnjujejo mednarodne visoke zahteve;
6. Višja učinkovitost zaviranja gorenja: zaradi enakomerne disperzije je ATH podvržen bolj sinhroni toplotni razgradnji, kar ima za posledico stabilnejše učinke zaviranja gorenja in zaviranja dima.
Površinska obdelava aluminijevega hidroksida je temeljna tehnologija za izboljšanje združljivosti polnil, trdnosti medfazne vezi, mehanskih lastnosti sistema, pretočnosti pri obdelavi in dolgoročne zanesljivosti. Z znanstvenimi modifikacijami, kot so silan, titanat in hiperrazvejani polimeri, je mogoče temeljno rešiti mejno oviro med anorganskimi polnili in organskimi matricami, s čimer postanejo sistemi epoksi smol z visokim polnilom, visoko zmogljivi, brez halogenov in okolju prijazni.
Na današnjem vse bolj konkurenčnem svetovnem trgu vrhunskih materialov izdelki iz aluminijevega hidroksida s stabilnimi, učinkovitimi in standardiziranimi tehnologijami površinske obdelave niso le ključ do nadgradnje formule, ampak tudi pomembna podpora podjetjem pri odpiranju mednarodnih trgov, doseganju kakovostnih prebojev in vzpostavitvi dolgoročne konkurenčnosti.
