Aluminum hydroxide (ATH)ay ang pinaka-malawak na ginagamit na environment friendly na flame retardant filler sa mga polymer na materyales, at ang pagganap ng pagproseso nito ay direktang nakakaapekto sa kahusayan sa paghahanda at panghuling pagganap ng mga composite na materyales. Ang artikulong ito ay sistematikong sinusuri ang mga pagkakaiba sa pagitan ng ordinaryong ATH at mababang lagkit na ATH sa mga katangian sa ibabaw, rheological na pag-uugali, mekanismo ng pagpapakalat, at kakayahang umangkop sa pagproseso mula sa pananaw ng agham ng mga materyales, na nagbibigay ng teoretikal na batayan para sa pagpili sa mga pang-industriyang aplikasyon.
Karaniwang ginagawa ang ordinaryong ATH gamit ang proseso ng Bayer, na may malawak na distribusyon ng laki ng particle (1-25μm), mataas na enerhiya sa ibabaw (mga 70-100mJ/m²), at malinaw na mga katangian ng polarity. Ang kristal na istraktura nito ay pangunahing binubuo ng α-Al(OH)₃, at ang ibabaw ng hydroxyl density ay maaaring umabot sa 4-8 OH/nm². Ang mga aktibong site na ito ay madaling makabuo ng mga hydrogen bonding network, na humahantong sa pinahusay na intermolecular na pakikipag-ugnayan.
Ang mababang lagkit na ATH ay inihahanda sa pamamagitan ng pagbabago sa ibabaw o mga espesyal na proseso ng crystallization, at ang enerhiya sa ibabaw ay maaaring bawasan sa 30-50 mJ/m². Kabilang sa mga pangunahing teknolohiya ang:
·Organic na silane/fatty acid surface coating (maaaring umabot ng higit sa 85%) ang coverage rate
·Crystal growth control upang bumuo ng mas regular na hugis
· Bahagyang esterification ng mga pang-ibabaw na pangkat ng hydroxyl (karaniwan ang rate ng pagbabago> 60%)
Sa mataas na rate ng paggugupit (1000 s ⁻¹), ang natutunaw na lagkit ng mababang lagkit na sistema ng pagpuno ng ATH (60% na halaga ng pagpuno) ay maaaring bawasan ng 40-60% kumpara sa ordinaryong ATH. Ang pagkakaibang ito ay nagmula sa:
· Bumababa ang friction coefficient sa pagitan ng mga particle (mula 0.35 hanggang 0.15-0.20)
· Pinagsasama-sama ang mga pagkakaiba sa nilalaman ng tubig (karaniwang mababa ang lagkit ATH<0.2%)
Ang ordinaryong ATH suspension system ay nagpapakita ng makabuluhang yield stress (karaniwan ay>50 Pa), habang ang binagong mababang lagkit na ATH ay maaaring bawasan ang yield stress sa ibaba 10 Pa, na makabuluhang nagpapabuti sa pagganap ng pagsisimula ng daloy sa maagang yugto ng pagproseso.
Ang pagpapakalat ng karaniwanATHsa polymer melt ay sumusunod sa agglomeration fragmentation dissociation model, na nangangailangan ng mataas na shear stress (>10⁵Pa) upang makamit ang epektibong dispersion. Ipinakita ng mga eksperimento na ang enerhiya na kinakailangan para sa kumpletong pagpapakalat ay 2-3 beses na mas mataas kaysa sa mababang lagkit na ATH.
Ang mababang lagkit ng ATH ay binabawasan ang enerhiya sa ibabaw, pinaikli ang oras ng paglusot ng 60-70%, at ang proseso ng pagpapakalat ay higit na naaayon sa mekanismo ng interfacial slip. Sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng paggugupit, ang oras na kinakailangan upang makamit ang parehong antas ng pagpapakalat ay nababawasan ng higit sa 40%.
Sa panahon ng proseso ng twin-screw extrusion, ang mababang lagkit na sistema ng pagpuno ng ATH ay nagpapakita ng:
· Ang presyon ng ulo ay nabawasan ng 25-35%
· Bawasan ang torque ng 20-30%
· Ang pinakamataas na halaga ng pagpuno ay maaaring tumaas ng 15-20 porsyento na puntos
Ang mababang lagkit ng ATH ay may makabuluhang pakinabang sa yugto ng mabilis na pagpuno:
· Dagdagan ang haba ng daloy ng 30-50%
· Taasan ang lakas ng weld line ng 20-25%
· Nabawasan ang anisotropy ng produkto (nabawasan ang pagkakaiba sa rate ng pag-urong mula 1.2% hanggang 0.4%)
Sa mga sistemang nakabatay sa solvent, ang mababang lagkit na ATH ay maaaring maghanda ng mga slurries na may mas mataas na solidong nilalaman (hanggang sa 75-80%) habang pinapanatili ang naaangkop na lagkit ng konstruksiyon.
Dapat tandaan na ang pag-optimize sa pagganap ng pagproseso ay maaaring humantong sa iba pang mga pagbabago sa pagganap:
Flame retardant performance: Ang mababang lagkit ng ATH ay maaaring maantala ang simula ng temperatura ng ATH decomposition dahil sa pagkakaroon ng surface coating (karaniwang tumataas ng 10-20 ℃), ngunit ang epekto ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pag-optimize ng coating rate (inirerekomenda na kontrolin sa 5-8%).
Mechanical properties: Ang katamtamang pagbaba sa interfacial bonding strength ay maaaring mabayaran ng kumbinasyon ng mga coupling agent. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang paggamit ng mga mixed coupling agent (silane+titanate) ay maaaring ibalik ang tensile strength sa higit sa 95% ng mga ordinaryong ATH system.
Mababang lagkitATHay nakamit ang makabuluhang pagpapabuti sa pagganap ng pagpoproseso sa pamamagitan ng surface engineering, lalo na sa pagbabawas ng lagkit at pagpapabuti ng dispersion na kahusayan sa mataas na antas ng paggugupit. Ang pagpili ng ATH ay dapat na sistematikong masuri batay sa mga partikular na kondisyon sa pagpoproseso, mga kinakailangan sa pagpuno, at panghuling mga kinakailangan sa pagganap. Para sa mga sitwasyon ng aplikasyon na nagpapatuloy sa mahusay na pagproseso at mataas na pagpuno, ang mga teknikal na bentahe ng mababang lagkit na ATH ay kitang-kita; Sa mga karaniwang aplikasyon, ang ordinaryong ATH ay mayroon pa ring mga pakinabang sa pagiging epektibo sa gastos. Ang hinaharap na pananaliksik ay dapat tumuon sa multifunctional na disenyo ng ibabaw upang makamit ang isang mas mahusay na balanse sa pagitan ng pagganap ng pagproseso at panghuling pagganap.
