Alumínium-hidroxid (ATH)a polimer anyagok legszélesebb körben használt környezetbarát égésgátló töltőanyaga, feldolgozási teljesítménye közvetlenül befolyásolja a kompozit anyagok előkészítési hatékonyságát és végső teljesítményét. Ez a cikk szisztematikusan elemzi a közönséges ATH és az alacsony viszkozitású ATH közötti különbségeket a felületi tulajdonságokban, a reológiai viselkedésben, a diszperziós mechanizmusban és a feldolgozási alkalmazkodóképességben az anyagtudomány szemszögéből, elméleti alapot biztosítva az ipari alkalmazásokban történő kiválasztáshoz.
A közönséges ATH-t általában a Bayer-eljárással állítják elő, széles részecskeméret-eloszlással (1-25 μm), nagy felületi energiával (körülbelül 70-100 mJ/m²) és nyilvánvaló polaritási jellemzőkkel. Kristályszerkezete főként α-Al(OH)3-ból áll, felületi hidroxilsűrűsége elérheti a 4-8 OH/nm²-t. Ezek az aktív helyek hajlamosak hidrogénkötési hálózatok kialakítására, ami fokozott intermolekuláris kölcsönhatásokhoz vezet.
Az alacsony viszkozitású ATH felületmódosítással vagy speciális kristályosítási eljárásokkal készül, és a felületi energia 30-50 mJ/m²-re csökkenthető. A legfontosabb technológiák a következők:
· Szerves szilán/zsírsav felületbevonat (a lefedettség elérheti a 85%-ot is)
· Kristálynövekedés szabályozása a szabályosabb alak kialakításához
· Felületi hidroxilcsoportok részleges észterezése (a módosítási arány általában >60%)
Nagy nyírási sebességeknél (1000 s⁻¹) az alacsony viszkozitású ATH töltőrendszer olvadékviszkozitása (60%-os töltési mennyiség) 40-60%-kal csökkenthető a hagyományos ATH-hoz képest. Ez a különbség a következőkből adódik:
·A részecskék közötti súrlódási együttható csökken (0,35-ről 0,15-0,20-ra)
·A víztartalom különbségeinek kombinálása (alacsony viszkozitású ATH jellemzően <0,2%)
A hagyományos ATH felfüggesztési rendszer jelentős folyási feszültséget mutat (általában >50 Pa), míg a módosított alacsony viszkozitású ATH 10 Pa alá tudja csökkenteni a folyási feszültséget, ami jelentősen javítja az áramlásindítási teljesítményt a feldolgozás korai szakaszában.
A hétköznapiság szórásaATHpolimer olvadékban az agglomerációs fragmentációs disszociációs modellt követi, amely nagy nyírófeszültséget (>10⁵Pa) igényel a hatékony diszperzió eléréséhez. A kísérletek kimutatták, hogy a teljes diszperzióhoz szükséges energia 2-3-szor nagyobb, mint az alacsony viszkozitású ATH-é.
Az alacsony viszkozitású ATH csökkenti a felületi energiát, 60-70%-kal lerövidíti a beszivárgási időt, és a diszperziós folyamat jobban megfelel a határfelületi csúszási mechanizmusnak. Azonos nyírási körülmények között az azonos diszperziós szint eléréséhez szükséges idő több mint 40%-kal csökken.
A kétcsigás extrudálási folyamat során az alacsony viszkozitású ATH töltőrendszer a következőket mutatja:
·A fejnyomás 25-35%-kal csökkent
· Csökkentse a nyomatékot 20-30%-kal
·A maximális töltési mennyiség 15-20 százalékponttal növelhető
Az alacsony viszkozitású ATH jelentős előnyökkel rendelkezik a gyors töltési szakaszban:
· Növelje az áramlási hosszt 30-50%-kal
· Növelje a hegesztési vonal szilárdságát 20-25%-kal
·Csökkent a termék anizotrópiája (a zsugorodási arány különbsége 1,2%-ról 0,4%-ra csökkent
Oldószer alapú rendszerekben az alacsony viszkozitású ATH magasabb szilárdanyag tartalmú iszapokat készíthet (akár 75-80%), miközben megtartja a megfelelő szerkezeti viszkozitást.
Megjegyzendő, hogy a feldolgozási teljesítmény optimalizálása más teljesítménybeli változásokhoz vezethet:
Égésgátló teljesítmény: Az alacsony viszkozitású ATH késleltetheti az ATH bomlás kezdeti hőmérsékletét a felületi bevonat jelenléte miatt (általában 10-20 ℃-kal megnövelve), de a hatás minimalizálható a bevonat arányának optimalizálásával (ajánlott 5-8%-on szabályozni).
Mechanikai tulajdonságok: A határfelületi kötési szilárdság mérsékelt csökkenése kapcsolószerek kombinációjával kompenzálható. Tanulmányok kimutatták, hogy a vegyes kapcsolószerek (szilán+titanát) használatával a szakítószilárdság a hagyományos ATH rendszerek szakítószilárdsága több mint 95%-ára visszaállítható.
Alacsony viszkozitásATHa felületkezelés révén jelentős javulást ért el a feldolgozási teljesítményben, különösen a viszkozitás csökkentésében és a diszperziós hatékonyság javításában nagy nyírási sebesség mellett. Az ATH kiválasztását szisztematikusan értékelni kell a konkrét feldolgozási feltételek, a töltési követelmények és a végső teljesítménykövetelmények alapján. Hatékony feldolgozást és nagy töltetet követelő alkalmazási forgatókönyvek esetében az alacsony viszkozitású ATH technikai előnyei nyilvánvalóak; A hagyományos alkalmazásokban a hagyományos ATH-nak még mindig vannak költséghatékonysági előnyei. A jövőbeni kutatásoknak a többfunkciós felülettervezésre kell összpontosítaniuk, hogy jobb egyensúlyt érjenek el a feldolgozási teljesítmény és a végső teljesítmény között.
