Kuidas saab märgjahvatamine parandada alumiiniumhüdroksiidi märguvust ja dispergeeritavust vaigus?

Polümeerkomposiitmaterjalide valdkonnas rakendataksealumiiniumhüdroksiid (ATH)tõhusa halogeenivaba leegiaeglustava täiteainena on ülioluline. ATH ja vaigumaatriksi halb ühilduvus ja kalduvus agregeerida on aga pikka aega piiranud nende täielikku jõudlust. Traditsiooniline kuivsegamine põhjustab sageli ebaühtlast hajumist ja pinge nõrkade kohtade teket. Märgjahvatustehnoloogia kasutuselevõtt pakub sellele probleemile teadusliku ja tõhusa lahenduse.

Ⅰ. Märglihvimise põhimehhanism: kolm ühes koostöö optimeerimine

Märgjahvatamine ei ole lihtne protsess osakeste suuruse vähendamiseks, vaid koostööl põhinev projekteerimine, mis saavutab osakeste viimistlemise, pinna modifitseerimise ja liidese aktiveerimise samaaegselt vedelas keskkonnas.

1. Osakeste suuruse täpne kontroll ja morfoloogia optimeerimine (füüsikalise dispersiooni alusel)

Märgjahvatamine rakendab vedelas faasis, kus on jahvatusabiaineid (nt dispergeerivaid aineid) jahvatamist soodustavaid aineid (nt dispergeerivaid aineid), lobrile kõrgsageduslikud löögi-, nihke- ja hõõrdejõud. See jõud võib tõhusalt depolümeriseerida ATH kõvad agregaadid ja põhjustada algsete kristallosakeste purunemise.

·Osakeste suuruse vähendamine: stabiliseerige ja kontrollige D50 osakeste suurust alla mikroni või isegi nanomeetri tasemeni. Klassikalise de Gennes'i infiltratsiooniteooria kohaselt vähendavad väiksemad osakeste suurused kapillaarrõhku (Δ P ∝ γ/r, kus γ on pindpinevus ja r on pooride raadius), mis on vajalik vaigusulatusega täidetud osakeste pinnal olevate mikropooride ja defektide ületamiseks, soodustades seeläbi mikroinfiltratsiooni.

2. Pinna keemiline modifitseerimine (liidese energia vähendamise võti)

Märgjahvatuse vedelfaasiline keskkond on ideaalne reaktsioonikoht "online" pinna modifitseerimiseks. Lihvimisprotsessi ajal või pärast seda võib üheaegselt lisada pinna modifikaatoreid (nagu silaani sidestusained, titanaatsideained, rasvhapped jne).

· In situ pookimisreaktsioon: Võttes näiteks silaani sidestusaineid (nagu KH-550, KH-560), hüdrolüüsitakse nende alkoksürühmad vee katalüüsil silanooliks ja seejärel kondenseeruvad ATH pinnal olevad hüdroksüülrühmad, moodustades tugevad Si-O-Al kovalentsed sidemed. Selle orgaanilised pikad ahelad (nagu amino- ja epoksürühmad) ulatuvad vaigumaatriksi poole ja võivad osaleda vaigu kõvenemisreaktsioonis või moodustada füüsilise põimumise.

·Põhipindade energia paranemine: modifitseeritud ATH pind muutub hüdrofiilsest oleofiilseks (hüdrofoobseks) ja selle pinna vaba energia (γ _ s) on lähemal vaigu pinna vabale energiale (γ _ l). Vastavalt Youngi märgumisvõrrandile (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) viitavad kontaktnurga θ vähenemine ja cos θ suurenemine vaigu märgamisvõime (levitamise) osakeste suhtes põhimõttelisele paranemisele. Pindadevahelise pinge (γ _stl) märkimisväärne vähenemine on märguvuse parandamise otsene termodünaamiline liikumapanev jõud.

3. Detsentraliseeritud stabiliseerimismehhanism (garantii sekundaarse aglomeratsiooni vältimiseks)

Dispersandid (nagu polüelektrolüüdid ja polümeersed pindaktiivsed ained) märgjahvatuspulgades säilitavad pikaajalise dispersiooni stabiilsuse.ATHosakesed vedelas faasis elektristaatilise tõrjumise ja steerilise takistuse kahekordse mehhanismi kaudu. See stabiilne olek loob aluse eeldispersioonile järgneval vaikudega segamisel.

·Elektrostaatiline stabiilsus (DLVO teooria): ioonsed dispergeerivad ained adsorbeeruvad osakeste pinnale, moodustades topeltkihi. Kui osakesed lähenevad, hajuvad nad elektrostaatilise tõrjumise tõttu.

·Steerilise takistuse stabiilsus: polümeeride dispergeerivate ainete pikad ahelad moodustavad osakeste pinnale adsorptsioonikihi. Kui osakesed lähenevad, põhjustavad kattuvad adsorptsioonikihid polümeeriahelate konformatsioonilise entroopia vähenemist ja osmootse rõhu tõusu, mille tulemuseks on tugev tõukejõud.

Seda eeldispergeeritud stabiilset struktuuri saab maksimaalselt säilitada ATH lobri ja vaigu segamise, kuivatamise või kõvendamise ajal, saavutades "täiusliku ülekande" vaigumaatriksisse.

Ⅱ.Lõpliku komposiitmaterjali jõudluse parandamine

Märgjahvatustehnoloogia abil töödeldud ATH saavutab sügava integratsiooni makro-mikro- ja füüsikast keemiani vaigus, mis lõpuks kajastub komposiitmaterjali omaduste terviklikus paranemises:

· Suurepärane dispersiooni ühtsus: skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) abil võib ATH osakesi jälgida ühtlaselt jaotunud vaigu pidevas faasis nanomeetri/submikroni skaalal, ilma nähtavate agregaatideta.

·Tugevam liidese sidumine: modifitseeritud liides moodustab tõhusa "painduva kihi" ehk keemilise sideme, mis võimaldab pinget tõhusalt edasi kanda ning parandab oluliselt materjali mehaanilist tugevust (tõmbe-, löögitugevus) ja vastupidavust.

· Stabiilne leegiaeglustaja efektiivsus ja füüsikalised omadused: ühtlane dispersioon tagab leegiaeglustavate komponentide sünergilise, tõhusa ja stabiilse tõkkeefekti tulekahju korral, vältides samal ajal täiteaine aglomeratsioonist põhjustatud kohalikku toimivuse halvenemist.

· Parem töötlemisreoloogia: hea osakeste niisutamine, väiksem aglomeratsioon, võib oluliselt vähendada komposiitmaterjali sulamise viskoossust, suurendada täitekogust ja töötlemise voolavust.

Järeldus

Märgjahvatustehnoloogia lahendab süstemaatiliselt infiltratsiooni ja hajumise probleemialumiiniumhüdroksiidvaigumaatriksis läbi füüsilise purustamise, keemilise modifitseerimise ja dispersiooni stabiliseerimise kolmekordse sünergilise efekti. See vähendab liidese energiat termodünaamiliselt ning tagab hajutatud liikumapaneva jõu ja stabiilsusmehhanismi kineetiliselt, saavutades seeläbi täiteaine ja maatriksi vahelise intiimse sideme nanomõõtmes. See ei ole mitte ainult tehnoloogiline uuendus, vaid ka kolloid- ja liidesteteaduse teooria põhjalik rakendus, mis annab võtmetähtsusega tehnoloogilise tee suure jõudlusega, suure täidisega ja funktsionaliseeritud polümeerkomposiitmaterjalide järgmise põlvkonna arendamiseks.