Aliuminio hidroksidas (ATH)yra plačiausiai naudojamas aplinkai nekenksmingas antipirenas polimerinėse medžiagose užpildas, o jo apdorojimo našumas tiesiogiai veikia paruošimo efektyvumą ir galutinį kompozicinių medžiagų veikimą. Šiame straipsnyje sistemingai analizuojami įprasto ATH ir mažo klampumo ATH skirtumai pagal paviršiaus savybes, reologinį elgseną, dispersijos mechanizmą ir apdorojimo pritaikomumą medžiagų mokslo požiūriu, suteikiant teorinį pagrindą atrankai pramonėje.
Įprastas ATH paprastai gaminamas naudojant Bayer procesą, pasižymintis plačiu dalelių dydžio pasiskirstymu (1–25 μm), didele paviršiaus energija (apie 70–100 mJ/m²) ir akivaizdžiomis poliškumo charakteristikomis. Jo kristalinę struktūrą daugiausia sudaro α-Al (OH)₃, o paviršiaus hidroksilo tankis gali siekti 4-8 OH / nm². Šios aktyvios vietos yra linkusios formuoti vandenilio jungčių tinklus, dėl kurių padidėja tarpmolekulinė sąveika.
Mažo klampumo ATH ruošiamas modifikuojant paviršių arba specialiais kristalizacijos procesais, o paviršiaus energiją galima sumažinti iki 30-50 mJ/m². Pagrindinės technologijos apima:
· Organinio silano/riebalų rūgščių paviršiaus danga (pasidengimo lygis gali siekti daugiau nei 85%)
·Kristalų augimo kontrolė, siekiant suformuoti taisyklingesnę formą
· Dalinis paviršiaus hidroksilo grupių esterinimas (modifikacijos greitis paprastai >60%)
Esant dideliam šlyties greičiui (1000 s⁻¹), mažo klampumo ATH užpildymo sistemos lydalo klampumas (60 % užpildymo kiekis) gali būti sumažintas 40-60 %, palyginti su įprastu ATH. Šis skirtumas kyla iš:
·Trinties koeficientas tarp dalelių mažėja (nuo 0,35 iki 0,15-0,20)
· Vandens kiekio skirtumų derinimas (mažo klampumo ATH paprastai <0,2%)
Įprasta ATH pakabos sistema pasižymi dideliu takumo įtempimu (paprastai> 50 Pa), o modifikuotas mažo klampumo ATH gali sumažinti takumo įtampą iki mažiau nei 10 Pa, o tai žymiai pagerina srauto inicijavimo efektyvumą ankstyvame apdorojimo etape.
Įprasto sklaidaATHpolimero lydalo atveju taikomas aglomeracijos suskaidymo disociacijos modelis, kuriam reikalingas didelis šlyties įtempis (>10⁵Pa), kad būtų pasiekta efektyvi dispersija. Eksperimentai parodė, kad energija, reikalinga visiškam sklaidymui, yra 2-3 kartus didesnė nei mažo klampumo ATH.
Mažo klampumo ATH sumažina paviršiaus energiją, sutrumpina infiltracijos laiką 60-70%, o dispersijos procesas labiau atitinka sąsajos slydimo mechanizmą. Esant tokioms pačioms šlyties sąlygoms, laikas, reikalingas tam pačiam dispersijos lygiui pasiekti, sutrumpėja daugiau nei 40%.
Dviejų sraigtų ekstruzijos proceso metu mažo klampumo ATH užpildymo sistema pasižymi:
· Galvos slėgis sumažintas 25-35 %
· Sumažinti sukimo momentą 20-30 %
·Didžiausias užpildymo kiekis gali būti padidintas 15-20 procentinių punktų
Mažo klampumo ATH turi didelių pranašumų greito užpildymo etape:
· Padidinkite srauto ilgį 30-50 %
· Padidinkite suvirinimo linijos stiprumą 20-25 %
·Sumažėjusi gaminio anizotropija (susitraukimo greičio skirtumas sumažėjo nuo 1,2% iki 0,4%)
Sistemose, kurių pagrindą sudaro tirpikliai, mažo klampumo ATH gali paruošti suspensijas su didesniu kietųjų medžiagų kiekiu (iki 75–80 %), išlaikant tinkamą konstrukcijos klampumą.
Reikėtų pažymėti, kad optimizuojant apdorojimo našumą gali atsirasti kitų našumo pokyčių:
Antipireno savybės: mažo klampumo ATH gali sulėtinti pradinę ATH skilimo temperatūrą dėl paviršiaus dangos (dažniausiai padidinama 10–20 ℃), tačiau poveikį galima sumažinti optimizuojant dangos greitį (rekomenduojama reguliuoti 5–8 %).
Mechaninės savybės: Vidutinį sąsajos sukibimo stiprumo sumažėjimą galima kompensuoti jungiamųjų medžiagų deriniu. Tyrimai parodė, kad naudojant mišrius sukabinimo agentus (silanas + titanatas) galima atkurti daugiau nei 95% įprastų ATH sistemų tempimo stiprumą.
Mažas klampumasATHPaviršiaus inžinerijos dėka žymiai pagerėjo apdorojimo našumas, ypač sumažinant klampumą ir pagerinant dispersijos efektyvumą esant dideliam šlyties greičiui. ATH pasirinkimas turėtų būti sistemingai vertinamas atsižvelgiant į konkrečias apdorojimo sąlygas, užpildymo reikalavimus ir galutinius veikimo reikalavimus. Taikymo scenarijuose, kuriuose siekiama efektyvaus apdorojimo ir didelio užpildymo, mažo klampumo ATH techniniai pranašumai yra akivaizdūs; Įprastose programose įprastas ATH vis dar turi ekonomiškumo pranašumų. Būsimi tyrimai turėtų būti sutelkti į daugiafunkcinį paviršiaus dizainą, kad būtų pasiekta geresnė apdorojimo ir galutinio našumo pusiausvyra.
