Alumínium-hidroxid (ATH), mint a legszélesebb körben használt halogénmentes égésgátló töltőanyag epoxigyantában, gumiban, kompozit anyagokban és elektronikus tömítőanyagokban, számos előnnyel rendelkezik, mint például az égésgátlás, a füstelnyomás, a töltés, a szigetelés és a szabályozható költségek. Nélkülözhetetlen funkcionális komponens a globális csúcsminőségű anyagrendszerben. A gyakorlati alkalmazásokban azonban a módosítatlan alumínium-hidroxid rosszul kompatibilis a szerves polimer mátrixokkal, gyenge a határfelületi kötődése, könnyű agglomerálódása a magas töltés miatt, és jelentősen csökken a rendszer mechanikai tulajdonságai, amelyek régóta korlátozzák a termék stabilitását és a nemzetközi piaci versenyképességet.
A felületkezelés az alapvető technológiai út a fenti fájdalompontok megoldására, és ez a leghatékonyabb eszköz az alumínium-hidroxid diszpergálhatóságának, nedvesíthetőségének, kompatibilitásának, mechanikai szilárdságának, hőállóságának és hosszú távú megbízhatóságának javítására polimer rendszerekben, például epoxigyantákban.
A módosítatlan alumínium-hidroxid felülete hidroxilcsoportokban (-OH) gazdag, erős polaritást és nagy felületi energia jellemzőket mutat. Természetes határvonalakkal rendelkezik alacsony polaritású szerves mátrixokkal, például epoxigyantákkal és elasztomerekkel, amelyek főként a következőkben nyilvánulnak meg:
1. Rossz interfész-kompatibilitás, a töltőanyagok könnyű agglomerálódása és az egyenletes diszperzió nehézségei;
2. A gyanta nem tudja teljesen átnedvesíteni a töltőanyag felületét, és felületi üregeket és hibákat képez;
3. Külső erő hatására hajlamos a határfelület leválása, ami anyagrepedéshez és rideg töréshez vezet;
4. A nagy töltetű rendszer viszkozitása meredeken növekszik, és a feldolgozási folyékonyság jelentősen romlik;
5. A szakítószilárdság, a hajlítószilárdság és az ütésállóság szinkronban csökken, ami nem felel meg a csúcskategóriás alkalmazások követelményeinek.
Ezek a problémák közvetlenül ahhoz vezetnek, hogy a termékek nem felelnek meg az olyan nemzetközi tanúsítványoknak, mint az UL, IEC, RoHS stb., és ezek a fő okai annak, hogy a hagyományos alumínium-hidroxid nehezen jut be a globális csúcskategóriás ellátási láncba.
Az alumínium-hidroxid felületkezelésének lényege az interfész tervezés, amely a szervetlen részecskék felületén molekuláris szintű szerves bevonatréteg kialakításával három alapvető funkciót valósít meg:
1. Csökkenti a felületi energiát, minimalizálja a részecskék közötti önaggregációt, és javítja a diszperzió egyenletességét;
2. A polaritásillesztés a töltőanyag hidrofilitását oleofilitássá változtatja, így nagymértékben kompatibilis a szerves mátrixszal;
3. Interfész áthidalás, kémiai kötések kialakítása a töltőanyagok és a gyanták között a feszültség átvitele és a mechanikai szilárdság növelése érdekében.
Egyszerűen fogalmazva, a felületkezelés az alumínium-hidroxidot „egyszerű töltésből” „hatékony szinergiává”, „pusztító teljesítményből” pedig „fokozott teljesítménnyel” alakítja át.
Jelenleg high-endalumínium-hidroxidA termékek világszerte általában speciális vagy összetett felületkezelő szereket használnak. A különböző rendszerek jelentős különbségeket mutatnak a kompatibilitás javításában, a mechanikai javításban és a feldolgozási folyamatban. Az alábbiakban bemutatjuk az iparág legérettebb és legstabilabb műszaki útvonalait.
A szilán kapcsolószer a leghatékonyabb és legszélesebb körben használt kezelési módszer az alumínium-hidroxid és az epoxigyanta közötti kompatibilitás javítására, különösen alkalmas olyan csúcskategóriás területeken, mint az elektronikus tömítés, öntvények és rézbevonatú laminátumok.
Hatásmechanizmus:
-A szilánmolekula egyik vége stabil kovalens kötést képez az ATH felületén lévő hidroxilcsoporttal;
- A másik vége olyan funkciós csoportokat tartalmaz, mint az epoxi-, amino- és vinilcsoport, amelyek közvetlenül részt vehetnek az epoxigyanta térhálósodási reakciójában;
- Erős „molekuláris hidat” képez a határfelületen, nagymértékben javítva a határfelületi adhéziót.
Javító hatás:
- Több mint 50%-kal javítja a kompatibilitást és a diszpergálhatóságot;
-Növelje a szakítószilárdságot és a hajlítószilárdságot 20%-40%-kal;
- Jelentős javulás az ütésállóságban, repedés vagy törékeny törés nélkül;
-Magas töltés mellett a viszkozitás alacsonyabb és a folyóképesség stabilabb.
A titán- és alumínium-észter-kezelőszerek olyan kompozit anyagrendszerekhez alkalmasak, amelyek nagy hozzáadott mennyiséget, alacsony viszkozitást és erős nedvesíthetőséget igényelnek, és jelentősen javíthatják a felületi kenőképességet és a feldolgozási folyékonyságot.
Hatásmechanizmus:
- Az egy molekuláris rétegű bevonat csökkenti a részecskék közötti súrlódást;
- A hosszú láncú szerkezet összefonódik a gyanta mátrixszal a kompatibilitás fokozása érdekében;
-Nem képez merev felületet, egyensúlyban tartja a szívósságot és a feldolgozhatóságot.
Javító hatás:
-A rendszer viszkozitása jelentősen csökkent, ami magasabb töltési szintek elérését teszi lehetővé;
-Egyenletesen eloszlatva, aggregáció vagy elválasztás nélkül;
-Az anyagfelület simább, a megjelenés és a feldolgozhatóság jelentősen optimalizált.
A hiperelágazású polimer kompozit kezelés a világ legkiválóbb anyagainak új mainstream technológiájává vált, amelyek magas lángállóságot, magas CTI-t, magas szigetelést és nagy megbízhatóságot igényelnek.
Hatásmechanizmus:
- A többszörösen elágazó szerkezet térbeli akadályokat biztosít, teljesen megakadályozza a részecskék aggregációját;
-Magas funkcionális csoportsűrűség, erősebb és stabilabb interfész kötés;
- Alacsony nedvességfelvétel és alacsony dielektrikum, kiváló minőségű elektronikai eszközökhöz alkalmas.
Javító hatás:
-Az interfész nem hibásodik meg hosszú ideig nedves és meleg környezetben;
-A szigetelési teljesítmény és a feszültségellenállás jelentős javulása;
- Az optimális egyensúly elérése a mechanikai tulajdonságok és az égésgátlás között.
A felületkezelés nem egyszerűen "keverés és keverés", csak a folyamat körülményeinek pontos szabályozása maximalizálhatja a módosítási hatást.
1. A hozzáadott kezelőszer mennyiségének pontos ellenőrzése
Kezelőszer elégtelensége → hiányos bevonat;
Túl sok kezelőszer → szabad réteg megjelenése a határfelületen, csökkentve a keményedési szilárdságot és a hőállóságot.
Optimális adagolási mennyiség: az alumínium-hidroxid tömegének 0,5-2,0%-a.
2. Aktiválási hőmérséklet és idő
A különböző kezelőszerek különböző aktiválási hőmérsékleteknek felelnek meg, hogy biztosítsák a kémiai kötések teljes kialakulását, nem pedig a fizikai adszorpciót.
- Szilán kapcsolószer: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 perc;
-Titanát/aluminát: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 perc.
3. Magas egyenletes diszperzió
Nagy sebességű keverés, száraz bevonat és dinamikus őrlési eljárások alkalmazása annak biztosítására, hogy minden alumínium-hidroxid-részecske egyenletesen legyen bevonva, és megakadályozza a helyi agglomerációt.
4. Alacsony nedvességtartalom szabályozása
Szigorúan ellenőrizze a nedvességtartalmat a feldolgozás után, hogy elkerülje az olyan problémákat, mint az epoxigyanta kikeményítése, habzása és szigetelésromlása, a nemzetközi elektronikus minőségi szabványoknak megfelelően.
Professzionális felületkezelés után,alumínium-hidroxidátfogó teljesítménynövekedést érhet el epoxigyanta hozzáadásával:
1. Jelentős javulás a kompatibilitásban: nincs rétegvesztés, nincs ülepedés, nincs agglomeráció, a magas töltés továbbra is egyenletes stabilitást biztosít;
2. A mechanikai tulajdonságok jelentős javulása: a szakítószilárdság, a hajlítószilárdság és az ütési szilárdság átfogó javulása, ezáltal kevésbé hajlamos a repedésre;
3. Erősebb interfész kötés: nagyobb teljesítmény megtartása nedves hőöregedés és hősokk után;
4. Jobb feldolgozási folyékonyság: alacsonyabb viszkozitás, alkalmas automatizált tömítési, öntési és formázási folyamatokhoz;
5. Szigetelés és megbízhatóság javítása: az interfész üregei csökkennek, a feszültségellenállás, a CTI-érték és a hosszú távú stabilitás megfelel a nemzetközi csúcsminőségű követelményeknek;
6. Magasabb égésgátló hatásfok: Az egyenletes diszperzió hatására az ATH szinkronabb hőbomláson megy keresztül, ami stabilabb égésgátló és füstelnyomó hatást eredményez.
Az alumínium-hidroxid felületkezelése az alapvető technológia a töltőanyagok kompatibilitásának, a határfelületi kötési szilárdságnak, a rendszer mechanikai tulajdonságainak, a feldolgozási folyékonyság és a hosszú távú megbízhatóság javítására. Tudományos módosításokkal, mint a szilán, titanát és hiperelágazó polimerek, alapvetően megoldható a szervetlen töltőanyagok és a szerves mátrixok közötti határfelület, így a nagy töltőképességű, nagy teljesítményű, halogénmentes és környezetbarát epoxigyanta rendszerek valósággá válnak.
Napjaink egyre versenyesebb globális csúcsminőségű anyagpiacán a stabil, hatékony és szabványosított felületkezelési technológiával rendelkező alumínium-hidroxid termékek nemcsak a formulák korszerűsítésének kulcsát jelentik, hanem fontos támogatást is jelentenek a vállalkozások számára a nemzetközi piacok megnyitásához, a minőségi áttörések eléréséhez és a hosszú távú versenyképesség megteremtéséhez.
