Rozdíl mezi pozemním ATH a běžným ATH

V oblasti polymerních retardérů hoření,hydroxid hlinitý (ATH)dlouho zastával hlavní pozici na trhu zpomalovačů hoření díky svým výhodám netoxicity, potlačení kouře, šetrnosti k životnímu prostředí a relativně nízkým nákladům. Běžný ATH připravený tradičním srážecím způsobem však často vystavuje omezení, jako je velké množství náplně, špatná kompatibilita a vážné mechanické ztráty, když splňují stále náročnější požadavky na vysoký výkon polymerních materiálů. V posledních letech se jako nová síla objevilo broušení ATH (také známé jako "modifikovaný ATH" nebo "ultrafine ATH") hluboce zpracované technologií fyzického zpracování, které vede k důležitému vylepšení aplikační technologie ATH. Tento článek bude hluboce analyzovat zásadní rozdíly mezi pozemním ATH a obyčejným ATH z profesionálních perspektiv materiálové vědy, povrchové fyzikální chemie a kompozitního materiálového rozhraní.

I. Základní rozdíl mezi definicí jádra a procesem přípravy

Obyčejný ATH: obvykle se vztahuje na hydroxid hlinitý přímo vysrážený mokrými chemickými procesy, jako je Bayerův proces (rozklad roztoku hlinitanu sodného) nebo proces hydrogenuhličitanu amonného. Jeho krystalová morfologie je většinou nepravidelná deskovitá, prizmatická nebo kulovitá, se širokou distribucí velikosti částic (D50 obvykle v rozmezí 10-50μm), hydrofilním povrchem, obsahujícím velké množství hydroxylových skupin (- OH) a vykazující silnou polaritu.

Broušení ATH: Při použití běžného ATH jako suroviny se hloubkové zpracování provádí mechanochemickým procesem. Tento proces není jednoduše "drcení", ale spíše proces dosahování zjemnění částic, sféroidizace a rekonstrukce povrchových fyzikálně-chemických vlastností při vysoké intenzitě mechanické energie (jako je mletí v proudění vzduchu, kulové mletí a střední mletí). Mezi klíčové parametry procesu patří příkon energie, výběr média, regulace atmosféry a případná in-situ úprava povrchu.

Ⅱ. Vícerozměrná srovnávací analýza vědy a výkonu

1. Mikrostruktura a morfologie

·Obyčejné ATH: Krystalová struktura je neporušená, ale jev aglomerace je závažný (kvůli vysoké povrchové energii a silné vodíkové vazbě). Drsné povrchy a ostré hrany mohou snadno vytvářet body koncentrace napětí v kompozitních materiálech.

·Mletí ATH: Bylo dosaženo významné morfologické regulace.

·Velikost a distribuce částic: Střední průměr (D50) lze snížit na 1-3 μm nebo dokonce na úroveň submikronů a distribuce velikosti částic (PSD) je užší. Podle analýzy laserové difrakce podle normy ISO 13320 je distribuční rozpětí výrazně sníženo.

·Vzhled: směřující k pravidelnějšímu téměř kulovitému nebo kvazikulovitému tvaru. Sferoidizace nejen zmenšuje specifický povrch, ale co je důležitější, výrazně zmenšuje okraje a rohy částic, což je klíčem ke zlepšení tekutosti a mechanických vlastností kompozitních materiálů.

·Stav povrchu: Působením vysokoenergetické mechanické síly krystalová struktura povrchu částic podléhá částečné deformaci nebo amorfizaci a aktivní místa se zvětšují, což poskytuje ideálnější substrát pro následnou povrchovou úpravu.

2. Chování při tepelném rozkladu a účinnost zpomalování hoření

Chemické složení obou je Al(OH)3 a hlavní reakce tepelného rozkladu je konzistentní (endotermický rozklad začíná přibližně při 200 °C za vzniku Al203 a H2O). Ale mikrorozdíly vedou k různému chování:

·Obyčejný ATH: Teploty iniciace rozkladu a píky jsou relativně koncentrované a endotermický pík je širší. Velké částice mohou způsobit nerovnoměrný vnitřní přenos tepla, což ovlivňuje rovnoměrnost účinnosti zpomalovače hoření.

· Broušení ATH:

· Lepší disperzibilita má za následek rovnoměrnější rozložení v matrici, synchronizovanější přenos tepla a rozklad a účinnější absorpci tepla a chladící účinky.

·Větší měrný povrch (který se může ještě zvětšit díky ultrajemnému zušlechtění při stejné hmotnosti po sféroidizaci) znamená větší kontaktní reakční plochu s plamenem/zdrojem tepla, který může rychleji odvádět teplo a uvolňovat vodní páru k ředění hořlavých plynů.

· Zbytky rozkladu (Al2O3) mohou tvořit hustší a souvislejší ochrannou keramickou vrstvu díky jemnějším prekurzorovým částicím, což má za následek lepší bariérový efekt.

3. Interakce rozhraní s polymerní matricí

To je jádro, které určuje konečné mechanické vlastnosti kompozitních materiálů.

·Obyčejné ATH: Silné polární povrchy mají špatnou kompatibilitu s nepolárními/slabě polárními polymery (jako je PP, PE, EVA). Vazba rozhraní je slabá a tvoří „slabou hraniční vrstvu“. Při vysokých úrovních plnění (často vyžadujících > 60 % pro splnění standardů zpomalujících hoření) jsou pevnost v tahu, rázová houževnatost a prodloužení při přetržení materiálu vážně ohroženy.

· Broušení ATH:

·Vylepšená fyzikální přizpůsobivost: Kulovité částice mají vynikající tekutost v roztavených polymerech, s těsnějším zabalením a sníženým vnitřním pnutím, nižší viskozitou taveniny (při stejném množství náplně) a výrazně zlepšují výkonnost zpracování (jako je rychlost vytlačování a tekutost vstřikování).

·Zlepšení vazby na rozhraní: Povrch aktivovaný mechanickou silou je náchylnější k chemické vazbě nebo silné adsorpci s povrchovými modifikátory (jako je silan, titanát, aluminátová vazebná činidla). Povrchová energie modifikovaného mletého ATH je snížena a smáčivost a zapletení s polymerními řetězci jsou zlepšeny, čímž se dosáhne přechodu od „fyzického plnění“ k „zlepšení rozhraní“.

4. Komplexní aplikační výkon

Ⅲ. Závěr

Broušení ATHnení jednoduchou náhradou běžného ATH, ale vysoce výkonným materiálem zpomalujícím hoření, který dosahuje integrovaného návrhu struktury morfologie povrchu pomocí pokročilých mechanochemických procesů. Jeho základní hodnota spočívá v:

1. Inherentní rozpor mezi vysokou tekutostí při plnění a zpracování, stejně jako mechanickými vlastnostmi, byl vyřešen optimalizací tvaru (ultra rafinace, sféroidizace).

2. Aktivací a modifikací povrchu se zásadně zlepšila adheze rozhraní s polymerní matricí, čímž se "inertní plnivo" přeměnilo na "funkční zlepšující složku".

3. Zlepšením jednotnosti a účinnosti účinnosti zpomalovače hoření poskytuje možnost „snížení a zvýšení účinnosti“ bezhalogenových receptur zpomalujících hoření a návrh produktů s tenčími stěnami nebo vyšším výkonem.