Алуминиум хидроксид (ATH)е најшироко употребуваниот еколошки пламен за полнење во полимерни материјали, а неговите перформанси на обработка директно влијаат на ефикасноста на подготовката и крајните перформанси на композитните материјали. Оваа статија систематски ги анализира разликите помеѓу обичниот ATH и ATH со низок вискозитет во својствата на површината, реолошкото однесување, механизмот на дисперзија и приспособливоста на обработката од перспектива на науката за материјали, обезбедувајќи теоретска основа за селекција во индустриски апликации.
Обичниот ATH обично се произведува со користење на Баеровиот процес, со широка дистрибуција на големината на честичките (1-25μm), висока површинска енергија (околу 70-100mJ/m²) и очигледни карактеристики на поларитет. Неговата кристална структура е главно составена од α-Al(OH)3, а површинската густина на хидроксилот може да достигне 4-8 OH/nm². Овие активни места се склони да формираат мрежи за водородни врски, што доведува до засилени интермолекуларни интеракции.
ATH со низок вискозитет се подготвува преку модификација на површината или специјални процеси на кристализација, а површинската енергија може да се намали на 30-50 mJ/m². Клучните технологии вклучуваат:
· Површинска облога од органски силин/масна киселина (стапката на покриеност може да достигне над 85%)
· Контрола на растот на кристалите за да се формира поправилна форма
· Делумна естерификација на површинските хидроксилни групи (стапка на модификација обично> 60%)
При високи стапки на смолкнување (1000 s-1), вискозноста на топење на системот за полнење ATH со низок вискозитет (60% количина на полнење) може да се намали за 40-60% во споредба со обичниот ATH. Оваа разлика произлегува од:
· Коефициентот на триење помеѓу честичките се намалува (од 0,35 на 0,15-0,20)
· Комбинирање на разликите во содржината на вода (ATH со низок вискозитет обично <0,2%)
Обичниот систем за суспензија на ATH покажува значителен стрес на отпуштање (обично> 50 Pa), додека модифицираниот ATH со низок вискозитет може да го намали напрегањето под 10 Pa, што значително ги подобрува перформансите на започнување на протокот во раната фаза на обработка.
Дисперзијата на обичнитеATHво полимерната топење го следи моделот на дисоцијација на фрагментација на агломерација, кој бара висок стрес на смолкнување (>105Pa) за да се постигне ефективна дисперзија. Експериментите покажаа дека енергијата потребна за целосна дисперзија е 2-3 пати поголема од онаа на ATH со низок вискозитет.
АТХ со низок вискозитет ја намалува површинската енергија, го скратува времето на инфилтрација за 60-70%, а процесот на дисперзија е повеќе усогласен со механизмот за меѓуфаза на лизгање. При исти услови на смолкнување, времето потребно за постигнување на исто ниво на дисперзија е намалено за повеќе од 40%.
За време на процесот на истиснување со две завртки, системот за полнење ATH со низок вискозитет покажува:
· Притисокот на главата е намален за 25-35%
· Намалете го вртежниот момент за 20-30%
· Максималната количина на полнење може да се зголеми за 15-20 процентни поени
ATH со низок вискозитет има значителни предности во фазата на брзо полнење:
· Зголемете ја должината на протокот за 30-50%
· Зголемете ја јачината на линијата за заварување за 20-25%
·Намалена анизотропија на производот (разликата во стапката на собирање е намалена од 1,2% на 0,4%)
Во системите базирани на растворувачи, ATH со низок вискозитет може да подготви кашеста маса со поголема содржина на цврсти материи (до 75-80%) додека одржува соодветна вискозност на конструкцијата.
Треба да се напомене дека оптимизирањето на перформансите на обработка може да доведе до други промени во перформансите:
Перформанси на отпорност на пламен: ATH со низок вискозитет може да ја одложи почетната температура на распаѓањето на ATH поради присуството на површинска обвивка (обично зголемена за 10-20 ℃), но ударот може да се минимизира со оптимизирање на стапката на обложување (се препорачува да се контролира на 5-8%).
Механички својства: Умереното намалување на јачината на меѓусебното поврзување може да се компензира со комбинација на средства за спојување. Студиите покажаа дека употребата на мешани средства за спојување (силан+титанат) може да ја врати цврстината на истегнување на над 95% од онаа на обичните ATH системи.
Низок вискозитетATHима постигнато значително подобрување во перформансите на обработка преку површинско инженерство, особено во намалувањето на вискозноста и подобрувањето на ефикасноста на дисперзија при високи стапки на смолкнување. Изборот на ATH треба систематски да се оценува врз основа на специфичните услови за обработка, барањата за полнење и конечните барања за изведба. За сценарија за примена кои бараат ефикасна обработка и високо полнење, техничките предности на ATH со низок вискозитет се очигледни; Во конвенционалните апликации, обичниот ATH сè уште има предности во однос на економичноста. Идните истражувања треба да се фокусираат на мултифункционален дизајн на површината за да се постигне подобра рамнотежа помеѓу перформансите на обработка и крајните перформанси.
