Paano Mapapahusay ng Wet Grinding ang Pagkabasa at Pagkadispersibilidad ng Aluminum Hydroxide sa Resin?

Sa larangan ng polymer composite materials, ang aplikasyon ngaluminyo haydroksayd (ATH)bilang isang mahusay na halogen-free flame retardant filler ay mahalaga. Gayunpaman, ang mahinang pagkakatugma at pagkahilig sa pagsasama-sama sa pagitan ng ATH at resin matrix ay matagal nang pinigilan ang kanilang buong pagganap. Ang tradisyonal na tuyong paghahalo ay madalas na humahantong sa hindi pantay na pagpapakalat at ang pagbuo ng mga mahina na punto ng stress. Ang pagpapakilala ng wet grinding technology ay nagbibigay ng siyentipiko at mahusay na solusyon sa problemang ito.

Ⅰ.Ang pangunahing mekanismo ng wet grinding: Tatlo sa isang collaborative na pag-optimize

Ang wet grinding ay hindi isang simpleng proseso ng pagbabawas ng laki ng particle, ngunit isang collaborative engineering na nakakamit ng particle refinement, surface modification, at interface activation nang sabay-sabay sa isang liquid medium.

1. Tumpak na kontrol sa laki ng butil at pag-optimize ng morpolohiya (batay sa pisikal na pagpapakalat)

Ang wet grinding ay naglalapat ng high-frequency na epekto, paggugupit, at friction forces sa slurry sa pamamagitan ng grinding beads (tulad ng zirconia) sa isang liquid-phase na kapaligiran kung saan naroroon ang mga grinding aid (tulad ng mga dispersant). Ang puwersang ito ay maaaring epektibong i-depolymerize ang matitigas na aggregates ng ATH at maging sanhi ng pagkasira ng orihinal na mga particle ng kristal.

· Pagbabawas ng laki ng particle: Patatagin at kontrolin ang laki ng particle ng D50 sa sub micron o kahit na antas ng nanometer. Ayon sa klasikong teorya ng paglusot ng de Gennes, ang mas maliliit na laki ng particle ay nagpapababa sa presyon ng mga maliliit na ugat (Δ P ∝ γ/r, kung saan ang γ ay ang pag-igting sa ibabaw at ang r ay ang pore radius) na kinakailangan upang malampasan ang mga micro pores at mga depekto sa ibabaw ng resin na natutunaw na puno ng mga particle, sa gayon ay nagpo-promote ng micro infiltration.

2. Pagbabago ng kemikal sa ibabaw (susi sa pagbabawas ng enerhiya ng interface)

Ang liquid-phase na kapaligiran ng wet grinding ay nagbibigay ng perpektong lugar ng reaksyon para sa "online" na pagbabago sa ibabaw. Sa panahon o pagkatapos ng proseso ng paggiling, ang mga surface modifier (tulad ng silane coupling agent, titanate coupling agent, fatty acids, atbp.) ay maaaring idagdag nang sabay-sabay.

·In situ grafting reaction: Ang pagkuha ng silane coupling agent (tulad ng KH-550, KH-560) bilang isang halimbawa, ang kanilang mga alkoxy group ay na-hydrolyzed sa silanol sa ilalim ng catalysis ng tubig, at pagkatapos ay sumasailalim sa condensation reaction na may mga hydroxyl group sa ibabaw ng ATH upang bumuo ng malakas na Si-O-Al covalent bond. Ang mga organikong mahahabang chain nito (tulad ng mga amino at epoxy group) ay umaabot patungo sa resin matrix at maaaring lumahok sa reaksyon ng paggamot ng dagta o bumuo ng pisikal na pagkakabuhol.

·Pundamental na pagpapabuti sa interfacial energy: Ang binagong ATH surface ay nagbabago mula sa hydrophilic patungong oleophilic (hydrophobic), at ang surface free energy nito (γ _ s) ay mas malapit sa surface free energy (γ _ l) ng resin. Ayon sa wetting equation ni Young (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ), ang pagbaba sa contact angle θ at pagtaas ng cos θ ay nagpapahiwatig ng isang pangunahing pagpapabuti sa kakayahang mabasa (pagkalat) ng dagta patungo sa mga particle. Ang makabuluhang pagbaba sa interfacial tension (γ _stl) ay ang direktang thermodynamic driving force para sa pagpapabuti ng pagkabasa.

3. Desentralisadong mekanismo ng pagpapapanatag (garantiya upang maiwasan ang pangalawang pagsasama-sama)

Ang mga dispersant (tulad ng mga polyelectrolytes at polymer surfactant) sa mga basang grinding slurries ay nagpapanatili ng pangmatagalang dispersion stability ngATHparticle sa liquid phase sa pamamagitan ng dual mechanism ng electrostatic repulsion at steric hindrance. Ang matatag na estado na ito ay naglalagay ng pundasyon para sa pre dispersion sa kasunod na paghahalo sa mga resin.

·Electrostatic stability (DLVO theory): Ang mga ionic dispersant ay sumisipsip sa ibabaw ng mga particle, na bumubuo ng double layer. Kapag lumalapit ang mga particle, nagkakalat sila dahil sa electrostatic repulsion.

· Katatagan ng steric hindrance: Ang mahabang chain ng polymer dispersants ay bumubuo ng isang adsorption layer sa ibabaw ng mga particle. Kapag lumalapit ang mga particle, ang nagsasapawan na mga layer ng adsorption ay nagdudulot ng pagbawas sa conformational entropy ng mga polymer chain at pagtaas ng osmotic pressure, na nagreresulta sa isang malakas na puwersang salungat.

Ang pre dispersed stable na istraktura na ito ay maaaring mapanatili nang husto sa panahon ng paghahalo, pagpapatuyo, o proseso ng paggamot ng ATH slurry at resin, na nakakamit ang "perpektong paglipat" sa resin matrix.

Ⅱ. Pagpapabuti ng panghuling pagganap ng composite material

Ang ATH na naproseso sa pamamagitan ng wet grinding technology ay nakakamit ng malalim na pagsasama mula sa macro hanggang micro, at mula sa physics hanggang sa chemistry sa resin, na sa huli ay makikita sa komprehensibong pagpapabuti ng mga katangian ng composite material:

· Napakahusay na pagkakapareho ng dispersion: Sa ilalim ng pag-scan ng electron microscopy (SEM), ang mga particle ng ATH ay maaaring obserbahan nang pantay-pantay na ipinamahagi sa tuloy-tuloy na bahagi ng resin sa sukat na nanometer/submicron, nang walang nakikitang mga pinagsama-samang.

· Mas malakas na pagbubuklod ng interface: Ang binagong interface ay bumubuo ng isang epektibong "flexible layer" o chemical bond, na nagpapahintulot sa stress na mabisang maipadala at makabuluhang mapabuti ang mekanikal na lakas (tensile, impact strength) at tibay ng materyal.

·Stable na flame retardant efficiency at physical properties: Tinitiyak ng pare-parehong dispersion ang synergistic, episyente, at stable na barrier effect ng flame retardant component sa isang sunog, habang iniiwasan ang lokal na pagkasira ng performance na dulot ng filler agglomeration.

· Pinahusay na pagpoproseso ng rheology: Ang mahusay na pagbabasa ng butil, hindi gaanong pagtitipon, ay maaaring makabuluhang bawasan ang lagkit ng pinagsama-samang materyal na matunaw, dagdagan ang halaga ng pagpuno at pagpoproseso ng flowability.

Konklusyon

Ang teknolohiyang wet grinding systematically overcomes ang problema ng infiltration at dispersion ngaluminyo haydroksaydsa resin matrix sa pamamagitan ng triple synergistic na epekto ng pisikal na pagdurog, pagbabago ng kemikal, at pagpapapanatag ng dispersion. Binabawasan nito ang interfacial energy sa thermodynamically at nagbibigay ng dispersed driving force at stability mechanism sa kinetically, at sa gayon ay nakakamit ang intimate bonding sa pagitan ng filler at ng matrix sa nanoscale. Ito ay hindi lamang isang teknolohikal na pagbabago, ngunit isa ring malalim na aplikasyon ng colloid at interface science theory, na nagbibigay ng isang pangunahing teknolohikal na landas para sa pagbuo ng susunod na henerasyon ng mga high-performance, mataas na pagpuno, at functionalized na polymer composite na materyales.