Во областа на полимерните композитни материјали, примената наалуминиум хидроксид (ATH)како ефикасно полнење без халоген отпорно на пламен е од клучно значење. Сепак, слабата компатибилност и тенденцијата за агрегација помеѓу ATH и матрицата на смола долго време ги ограничуваат нивните целосни перформанси. Традиционалното суво мешање често доведува до нерамномерна дисперзија и формирање на слаби точки на стрес. Воведувањето на технологијата за влажно мелење обезбедува научно и ефикасно решение за овој проблем.
Влажното мелење не е едноставен процес на намалување на големината на честичките, туку колаборативен инженеринг кој постигнува префинетост на честичките, модификација на површината и активирање на интерфејсот истовремено во течен медиум.
Влажното брусење применува високофреквентни сили на удар, смолкнување и триење на кашеста маса преку мелење мониста (како што е цирконија) во средина во течна фаза каде што се присутни средства за мелење (како што се дисперзанти). Оваа сила може ефективно да ги деполимеризира тврдите агрегати на ATH и да предизвика кршење на оригиналните кристални честички.
·Намалување на големината на честичките: Стабилизирајте ја и контролирајте ја големината на честичките D50 до ниво под микрон или дури и нанометар. Според класичната теорија за инфилтрација на Де Жени, помалите големини на честички го намалуваат капиларниот притисок (Δ P ∝ γ/r, каде γ е површинскиот напон и r е радиусот на порите) потребен за надминување на микро порите и дефектите на површината на честичките исполнети со топење на смола, а со тоа се промовира микро инфилтрација.
Течнофазната средина на влажно мелење обезбедува идеално место за реакција за „онлајн“ модификација на површината. За време или по процесот на мелење, модификатори на површината (како што се средства за спојување на силилан, средства за спојување титанат, масни киселини итн.) може да се додаваат истовремено.
· Реакција на калемење на самото место: Земајќи ги силинските агенси за спојување (како што се KH-550, KH-560) како пример, нивните алкокси групи се хидролизираат во силинол под катализа на вода, а потоа се подложуваат на реакција на кондензација со хидроксилни групи на површината на ATH за да се формира силен Si-O-Al ковалент. Нејзините органски долги синџири (како што се амино и епоксидни групи) се протегаат кон матрицата на смолата и можат да учествуваат во реакцијата на стврднување на смолата или да формираат физичко заплеткување.
·Фундаментално подобрување на интерфацијалната енергија: модифицираната површина на ATH се менува од хидрофилна во олеофилна (хидрофобна), а нејзината површинска слободна енергија (γ _ s) е поблиску до површинската слободна енергија (γ _ l) на смолата. Според Јанговата равенка за мокрење (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ), намалувањето на аголот на контакт θ и зголемувањето на cos θ укажуваат на фундаментално подобрување во способноста за навлажнување (да се шири) на смолата кон честичките. Значајното намалување на меѓуфацијалната напнатост (γ _stl) е директната термодинамичка движечка сила за подобрување на влажноста.
Распрснувачите (како што се полиелектролити и полимерни сурфактанти) во кашеста маса за влажно мелење одржуваат долготрајна дисперзивна стабилност наATHчестички во течната фаза преку двоен механизам на електростатско одбивање и стерична пречка. Оваа стабилна состојба ја поставува основата за пред дисперзија при последователно мешање со смоли.
· Електростатска стабилност (теорија на DLVO): Јонските дисперзанти се адсорбираат на површината на честичките, формирајќи двоен слој. Кога честичките се приближуваат, тие се распрснуваат поради електростатско одбивање.
·Стабилност на стеричната пречка: Долгите синџири на полимерни дисперзанти формираат адсорпциски слој на површината на честичките. Кога честичките се приближуваат, преклопувачките адсорпциски слоеви предизвикуваат намалување на конформациската ентропија на полимерните синџири и зголемување на осмотскиот притисок, што резултира со силна одбивна сила.
Оваа претходно дисперзирана стабилна структура може максимално да се задржи за време на процесот на мешање, сушење или стврднување на ATH кашеста маса и смола, со што се постигнува „совршен трансфер“ во матрицата на смолата.
ATH обработен преку технологија на влажно мелење постигнува длабока интеграција од макро до микро и од физика до хемија во смолата, што на крајот се рефлектира во сеопфатното подобрување на својствата на композитниот материјал:
·Одлична униформност на дисперзијата: Под електронска микроскопија за скенирање (SEM), ATH честичките може да се забележат рамномерно распоредени во континуираната фаза на смола на нанометар/подмикронска скала, без видливи агрегати.
·Посилно поврзување на интерфејсот: Изменетиот интерфејс формира ефективен „флексибилен слој“ или хемиска врска, овозможувајќи ефективно пренесување на стресот и значително подобрување на механичката цврстина (затегнување, сила на удар) и издржливост на материјалот.
·Стабилна ефикасност и физички својства на отпорен на пламен: Униформната дисперзија обезбедува синергетски, ефикасен и стабилен ефект на бариера на компонентите за заштитување на пламен во пожар, притоа избегнувајќи локална деградација на перформансите предизвикани од агломерација на полнењето.
·Подобрена реологија на обработка: Доброто навлажнување на честичките, помала агломерација, може значително да ја намали вискозноста на топењето на композитниот материјал, да ја зголеми количината на полнење и проточноста на обработката.
Технологијата на влажно мелење систематски го надминува проблемот на инфилтрација и дисперзија наалуминиум хидроксидво смола матрица преку тројниот синергетски ефект на физичко дробење, хемиска модификација и стабилизација на дисперзија. Таа термодинамички ја намалува меѓуфациалната енергија и обезбедува кинетичка дисперзирана движечка сила и механизам за стабилност, со што се постигнува интимна врска помеѓу филер и матрицата во наноскала. Ова не е само технолошка иновација, туку и длабинска примена на теоријата на науката за колоиди и интерфејси, обезбедувајќи клучен технолошки пат за развој на следната генерација на композитни материјали со високи перформанси, високо полнење и функционализирани полимерни материјали.
