V oblasti polymerních kompozitních materiálů, aplikacehydroxid hlinitý (ATH)jako účinné bezhalogenové samozhášecí plnivo je zásadní. Avšak špatná kompatibilita a tendence k agregaci mezi ATH a pryskyřičnou matricí dlouho omezovaly jejich plný výkon. Tradiční suché míchání často vede k nerovnoměrnému rozptýlení a tvorbě slabých míst stresu. Zavedení technologie mokrého broušení poskytuje vědecké a účinné řešení tohoto problému.
Mokré mletí není jednoduchý proces zmenšování velikosti částic, ale kolaborativní inženýrství, které dosahuje zjemnění částic, povrchovou úpravu a aktivaci rozhraní současně v kapalném médiu.
Mokré mletí působí na kaši vysokofrekvenčními nárazovými, smykovými a třecími silami prostřednictvím mlecích kuliček (jako je oxid zirkoničitý) v prostředí kapalné fáze, kde jsou přítomny pomocné prostředky pro mletí (jako jsou dispergátory). Tato síla může účinně depolymerovat tvrdé agregáty ATH a způsobit rozbití původních krystalových částic.
· Redukce velikosti částic: Stabilizace a kontrola velikosti částic D50 na úroveň submikronů nebo dokonce nanometrů. Podle klasické de Gennesovy teorie infiltrace snižují menší velikosti částic kapilární tlak (Δ P ∝ γ/r, kde γ je povrchové napětí a r je poloměr pórů) potřebný k překonání mikropórů a defektů na povrchu částic naplněných taveninou pryskyřice, čímž se podporuje mikroinfiltrace.
Prostředí v kapalné fázi mokrého broušení poskytuje ideální reakční místo pro "online" úpravu povrchu. Během nebo po procesu mletí mohou být současně přidány povrchové modifikátory (jako jsou silanová vazebná činidla, titanátová vazebná činidla, mastné kyseliny atd.).
· In situ roubovací reakce: Vezmeme-li silanová vazebná činidla (jako KH-550, KH-560) jako příklad, jejich alkoxyskupiny se hydrolyzují na silanol za katalýzy vody a poté podstoupí kondenzační reakci s hydroxylovými skupinami na povrchu ATH za vzniku silných kovalentních vazeb Si-O-Al. Její organické dlouhé řetězce (jako jsou amino a epoxidové skupiny) se rozšiřují směrem k matrici pryskyřice a mohou se podílet na vytvrzovací reakci pryskyřice nebo vytvářet fyzické zapletení.
· Zásadní zlepšení mezifázové energie: Modifikovaný povrch ATH se mění z hydrofilního na oleofilní (hydrofobní) a jeho povrchová volná energie (γ _ s) je blíže volné povrchové energii (γ _ l) pryskyřice. Podle Youngovy smáčecí rovnice (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) ukazuje snížení kontaktního úhlu θ a zvýšení cos θ zásadní zlepšení smáčecí schopnosti pryskyřice (rozptylování) směrem k částicím. Významné snížení mezifázového napětí (γ _stl) je přímou termodynamickou hnací silou pro zlepšení smáčivosti.
Dispergační činidla (jako jsou polyelektrolyty a polymerní povrchově aktivní látky) v suspenzích pro mokré mletí udržují dlouhodobou stabilitu disperzeATHčástice v kapalné fázi prostřednictvím duálního mechanismu elektrostatického odpuzování a sterické zábrany. Tento stabilní stav pokládá základ pro předdispergaci v následném smíchání s pryskyřicemi.
·Elektrostatická stabilita (teorie DLVO): Iontové dispergátory se adsorbují na povrch částic a vytvářejí dvojitou vrstvu. Když se částice přiblíží, rozptýlí se v důsledku elektrostatického odpuzování.
· Stabilita sterické zábrany: Dlouhé řetězce polymerních dispergačních činidel tvoří adsorpční vrstvu na povrchu částic. Když se částice přiblíží, překrývající se adsorpční vrstvy způsobí pokles konformační entropie polymerních řetězců a zvýšení osmotického tlaku, což má za následek silnou odpudivou sílu.
Tato předem dispergovaná stabilní struktura může být maximálně zachována během procesu míchání, sušení nebo vytvrzování suspenze ATH a pryskyřice, čímž se dosáhne "dokonalého přenosu" do matrice pryskyřice.
ATH zpracovaný technologií mokrého broušení dosahuje hluboké integrace od makro po mikro a od fyziky po chemii v pryskyřici, což se nakonec odráží v komplexním zlepšení vlastností kompozitního materiálu:
·Vynikající rovnoměrnost disperze: Pod rastrovacím elektronovým mikroskopem (SEM) lze pozorovat částice ATH rovnoměrně distribuované v pryskyřičné kontinuální fázi v měřítku nanometrů/submikronů, bez viditelných agregátů.
·Silnější spojení rozhraní: Upravené rozhraní tvoří účinnou "flexibilní vrstvu" nebo chemickou vazbu, která umožňuje efektivní přenos napětí a výrazně zlepšuje mechanickou pevnost (tah, rázová houževnatost) a trvanlivost materiálu.
· Stabilní účinnost zpomalování hoření a fyzikální vlastnosti: Jednotná disperze zajišťuje synergický, účinný a stabilní bariérový účinek složek zpomalujících hoření v ohni a zároveň zabraňuje místnímu zhoršení výkonu způsobenému aglomerací plniva.
· Vylepšená reologie zpracování: Dobré smáčení částic, menší aglomerace, může výrazně snížit viskozitu taveniny kompozitního materiálu, zvýšit množství náplně a tekutost zpracování.
Technologie mokrého mletí systematicky překonává problém infiltrace a rozptyluhydroxid hlinitýv pryskyřičné matrici prostřednictvím trojitého synergického účinku fyzikálního drcení, chemické modifikace a stabilizace disperze. Termodynamicky snižuje mezifázovou energii a kineticky poskytuje rozptýlenou hnací sílu a mechanismus stability, čímž se dosahuje těsného spojení mezi výplní a matricí v nanoměřítku. Nejde jen o technologickou inovaci, ale také o hloubkovou aplikaci teorie koloidů a vědy o rozhraní, která poskytuje klíčovou technologickou cestu pro vývoj nové generace vysoce výkonných, vysoce plnících a funkcionalizovaných polymerních kompozitních materiálů.
