Sa larangan ng polymer flame retardant,aluminum hydroxide (ATH)ay matagal nang may hawak na pangunahing posisyon sa merkado na may flame retardant dahil sa mga bentahe nito ng hindi toxicity, pagsugpo ng usok, pagiging magiliw sa kapaligiran, at medyo mababang gastos. Gayunpaman, ang ordinaryong ATH na inihanda ng tradisyunal na paraan ng pag-ulan ay kadalasang naglalantad ng mga limitasyon gaya ng malaking halaga ng pagpuno, mahinang compatibility, at matinding pagkawala ng mekanikal kapag natutugunan ang lalong hinihingi na mga kinakailangan sa mataas na pagganap ng mga polymer na materyales. Sa mga nakalipas na taon, ang nakakagiling na ATH (kilala rin bilang "modified ATH" o "ultrafine ATH") na malalim na naproseso sa pamamagitan ng pisikal na teknolohiya sa pagproseso ay lumitaw bilang isang bagong puwersa, na humahantong sa isang mahalagang pag-upgrade sa teknolohiya ng aplikasyon ng ATH. Malalim na susuriin ng artikulong ito ang mahahalagang pagkakaiba sa pagitan ng ground ATH at ordinaryong ATH mula sa mga propesyonal na pananaw ng agham ng mga materyales, surface physical chemistry, at composite material interface engineering.
Ordinaryong ATH: karaniwang tumutukoy sa aluminum hydroxide na direktang namuo sa pamamagitan ng mga prosesong kemikal na basa gaya ng proseso ng Bayer (sodium aluminate solution decomposition) o proseso ng ammonium bikarbonate. Ang kristal na morpolohiya nito ay halos hindi regular na mala-plate, prismatic o spherical, na may malawak na pamamahagi ng laki ng particle (D50 karaniwang nasa hanay na 10-50μm), hydrophilic na ibabaw, na naglalaman ng malaking bilang ng mga hydroxyl group (- OH), at nagpapakita ng malakas na polarity.
Paggiling ng ATH: Gamit ang ordinaryong ATH bilang hilaw na materyal, ang malalim na pagproseso ay isinasagawa sa pamamagitan ng prosesong mechanochemical. Ang prosesong ito ay hindi lang "pagdurog", ngunit sa halip ay ang proseso ng pagkamit ng particle refinement, spheroidization, at reconstruction ng surface physicochemical properties sa ilalim ng high-intensity mechanical energy (tulad ng air flow milling, ball milling, at medium milling). Kasama sa mga pangunahing parameter ng proseso ang input ng enerhiya, pagpili ng medium, kontrol sa kapaligiran, at posibleng pagbabago sa ibabaw ng in-situ.
·Ordinaryong ATH: Buo ang istrukturang kristal, ngunit ang kababalaghan ng pagtitipon ay malala (dahil sa mataas na enerhiya sa ibabaw at malakas na pagbubuklod ng hydrogen). Ang mga magaspang na ibabaw at matutulis na gilid ay madaling makabuo ng mga punto ng konsentrasyon ng stress sa mga composite na materyales.
·Paggiling ATH: Nakamit ang makabuluhang regulasyong morphological.
· Laki at distribusyon ng particle: Ang median diameter (D50) ay maaaring bawasan sa 1-3μm o kahit sub micron level, at ang particle size distribution (PSD) ay mas makitid. Ayon sa pagsusuri ng laser diffraction ng pamantayang ISO 13320, ang tagal ng pamamahagi ay makabuluhang nabawasan.
· Hitsura: tending patungo sa isang mas regular na halos spherical o parang spherical na hugis. Ang spheroidization ay hindi lamang binabawasan ang tiyak na lugar sa ibabaw, ngunit higit na mahalaga, lubos na binabawasan ang mga gilid at sulok ng mga particle, na siyang susi sa pagpapabuti ng flowability at mekanikal na katangian ng mga pinagsama-samang materyales.
· Surface state: Sa ilalim ng pagkilos ng high-energy mechanical force, ang kristal na istraktura ng particle surface ay sumasailalim sa bahagyang distortion o amorphization, at ang mga aktibong site ay tumataas, na nagbibigay ng mas perpektong substrate para sa kasunod na pagbabago sa ibabaw.
Ang kemikal na komposisyon ng pareho ay Al(OH)₃, at ang pangunahing thermal decomposition reaction ay pare-pareho (endothermic decomposition ay nagsisimula sa humigit-kumulang 200 ℃ upang mabuo ang Al₂O₃ at H₂O). Ngunit ang mga pagkakaiba sa micro ay humahantong sa iba't ibang pag-uugali:
·Ordinaryong ATH: Ang pagsisimula ng decomposition at peak temperature ay medyo puro, at ang endothermic peak ay mas malawak. Ang malalaking particle ay maaaring maging sanhi ng hindi pantay na panloob na paglipat ng init, na nakakaapekto sa pagkakapareho ng kahusayan ng flame retardant.
·Paggiling ng ATH:
· Ang mas mahusay na dispersibility ay nagreresulta sa isang mas pare-parehong distribusyon sa matrix, mas naka-synchronize na heat transfer at decomposition, at mas mahusay na heat absorption at cooling effect.
· Ang isang mas malaking partikular na lugar sa ibabaw (na maaaring tumaas pa rin dahil sa ultrafine refinement sa parehong timbang pagkatapos ng spheroidization) ay nangangahulugan ng isang mas malaking contact reaction area na may apoy/pinagmulan ng init, na maaaring mag-alis ng init nang mas mabilis at maglabas ng singaw ng tubig upang matunaw ang mga nasusunog na gas.
·Ang decomposition residue (Al₂O₃) ay maaaring bumuo ng mas siksik at mas tuluy-tuloy na proteksiyon na ceramic layer dahil sa mas pinong precursor particle, na nagreresulta sa mas magandang barrier effect.
Ito ang core na tumutukoy sa panghuling mekanikal na katangian ng mga composite na materyales.
·Ordinaryong ATH: Ang mga malakas na polar surface ay may mahinang compatibility sa mga non-polar/weakly polar polymers (tulad ng PP, PE, EVA). Ang pagbubuklod ng interface ay mahina, na bumubuo ng isang 'mahinang boundary layer'. Sa ilalim ng mataas na antas ng pagpuno (kadalasan ay nangangailangan ng>60% upang matugunan ang mga pamantayan ng flame retardant), ang tensile strength, impact toughness, at elongation sa break ng materyal ay lubhang nakompromiso.
·Paggiling ng ATH:
·Pinahusay na pisikal na kakayahang umangkop: Ang mga spherical na particle ay may mahusay na pagkalikido sa mga molten polymer, na may mas mahigpit na pag-iimpake at nabawasan ang panloob na stress, mas mababang lagkit ng pagkatunaw (sa parehong halaga ng pagpuno), at lubos na nagpapabuti sa pagganap ng pagproseso (tulad ng bilis ng pag-extrusion at flowability ng injection).
· Interface binding enhancement: Ang surface na na-activate sa pamamagitan ng mechanical force ay mas madaling kapitan ng chemical bonding o malakas na adsorption na may surface modifiers (tulad ng silane, titanate, aluminate coupling agents). Ang enerhiya sa ibabaw ng binagong ground ATH ay nabawasan, at ang pagkabasa at pagkakabuhol sa mga polymer chain ay pinahusay, na nakakamit ng isang paglipat mula sa "pisikal na pagpuno" sa "pagpapahusay ng interface".
| Dimensyon ng pagganap | Ordinaryong ATH | Paggiling ng ATH (lalo na pagkatapos ng pagbabago sa ibabaw) |
| Kahusayan ng flame retardant | Patas, maaaring matugunan ang pamantayan sa ilalim ng mataas na dami ng pagpuno | Mas mabuti, maaari nitong bawasan ang halaga ng pagpuno (5-15% reduction space) sa ilalim ng parehong antas ng flame retardant |
| Mga mekanikal na katangian | Malubhang pagkasira, mataas na brittleness | Malaking retention, na may mas mataas na retention rate ng impact strength at tensile strength kaysa sa ordinaryong ATH filling system |
| Machinability | Mataas na matunaw na lagkit, mataas na metalikang kuwintas, mataas na pagkonsumo ng enerhiya | Ang mahusay na pagkatubig, ang temperatura ng pagproseso ay maaaring mabawasan, ang kapasidad ng produksyon ay maaaring tumaas, at ang pagsusuot ng kagamitan ay maaaring mabawasan |
| hitsura ng produkto | Ang pagkamagaspang sa ibabaw, mababang glossiness | Makinis na ibabaw, maselan na hawakan, nadagdagan ang glossiness, nakakatulong sa pangkulay |
| Mga katangiang elektrikal | Dahil sa moisture absorption at impurities, ang volume resistivity ay hindi matatag | Mas matatag, lalo na angkop para sa mga field na may mataas na mga kinakailangan sa pagganap ng kuryente tulad ng mga wire at cable |
Paggiling ng ATHay hindi isang simpleng kapalit para sa ordinaryong ATH, ngunit isang mataas na pagganap na flame retardant na materyal na nakakamit ng pinagsama-samang disenyo ng structure morphology surface sa pamamagitan ng mga advanced na proseso ng mechanochemical. Ang pangunahing halaga nito ay nasa:
1. Ang likas na pagkakasalungatan sa pagitan ng mataas na pagpuno at pagpoproseso ng flowability, pati na rin ang mga mekanikal na katangian, ay nalutas sa pamamagitan ng pag-optimize ng hugis (ultra refinement, spheroidization).
2. Sa pamamagitan ng surface activation at modification, ang interface adhesion na may polymer matrix ay sa panimula ay napabuti, na binabago ang "inert filler" sa isang "functional enhancing component".
3. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng pagkakapareho at pagiging epektibo ng kahusayan ng flame retardant, nagbibigay ito ng posibilidad para sa "pagbawas at pagtaas ng kahusayan" ng mga formula ng flame retardant na walang halogen at ang disenyo ng mga produkto na may mas manipis na pader o mas mataas na pagganap.
