Алуминијум хидроксид (АТХ)је најраспрострањеније еколошки прихватљиво пунило за успорење пламена у полимерним материјалима, а његове перформансе обраде директно утичу на ефикасност припреме и коначне перформансе композитних материјала. Овај чланак систематски анализира разлике између обичног АТХ и АТХ ниског вискозитета у површинским својствима, реолошком понашању, механизму дисперзије и прилагодљивости обраде из перспективе науке о материјалима, пружајући теоријску основу за избор у индустријским применама.
Обични АТХ се обично производи коришћењем Баиеровог процеса, са широком дистрибуцијом величине честица (1-25 μм), високом површинском енергијом (око 70-100 мЈ/м²) и очигледним карактеристикама поларитета. Његова кристална структура се углавном састоји од α-Ал(ОХ)₃, а површинска хидроксилна густина може да достигне 4-8 ОХ/нм². Ова активна места су склона формирању мрежа водоничних веза, што доводи до побољшаних међумолекуларних интеракција.
АТХ ниског вискозитета се припрема модификацијом површине или посебним процесима кристализације, а површинска енергија се може смањити на 30-50 мЈ/м². Кључне технологије укључују:
· Органски силан/масне киселине површински премаз (стопа покривености може достићи преко 85%)
·Контрола раста кристала за формирање правилнијег облика
· Делимична естерификација површинских хидроксилних група (стопа модификације обично >60%)
При високим брзинама смицања (1000 с ⁻¹), вискозитет растопљеног АТХ система за пуњење ниског вискозитета (60% количине пуњења) може се смањити за 40-60% у поређењу са обичним АТХ. Ова разлика произилази из:
· Коефицијент трења између честица се смањује (са 0,35 на 0,15-0,20)
· Комбиновање разлика у садржају воде (ниски вискозитет АТХ типично <0,2%)
Обичан АТХ систем суспензије показује значајан напон течења (обично >50 Па), док модификовани АТХ ниског вискозитета може смањити напон течења на испод 10 Па, што значајно побољшава перформансе покретања протока у раној фази обраде.
Дисперзија обичнихАТХу топљењу полимера следи модел дисоцијације фрагментације агломерације, који захтева висок напон смицања (>10⁵Па) да би се постигла ефикасна дисперзија. Експерименти су показали да је енергија потребна за потпуну дисперзију 2-3 пута већа од енергије АТХ ниског вискозитета.
АТХ ниског вискозитета смањује површинску енергију, скраћује време инфилтрације за 60-70%, а процес дисперзије је више у складу са механизмом међуфазног клизања. Под истим условима смицања, време потребно за постизање истог нивоа дисперзије се смањује за више од 40%.
Током процеса екструзије са два вијка, систем за пуњење АТХ ниског вискозитета показује:
· Притисак главе смањен за 25-35%
· Смањите обртни момент за 20-30%
·Максимални износ пуњења може се повећати за 15-20 процентних поена
АТХ ниског вискозитета има значајне предности у фази брзог пуњења:
· Повећајте дужину протока за 30-50%
· Повећајте снагу линије заваривања за 20-25%
·Смањена анизотропија производа (разлика у стопи скупљања смањена са 1,2% на 0,4%)
У системима на бази растварача, АТХ ниског вискозитета може припремити суспензију са већим садржајем чврсте материје (до 75-80%) уз одржавање одговарајућег вискозитета конструкције.
Треба напоменути да оптимизација перформанси обраде може довести до других промена перформанси:
Отпорност на ватру: АТХ ниске вискозности може да одложи температуру почетка распадања АТХ због присуства површинског премаза (обично повећан за 10-20 ℃), али утицај се може минимизирати оптимизацијом брзине премаза (препоручује се да се контролише на 5-8%).
Механичка својства: Умерено смањење међуфазне чврстоће везивања може се надокнадити комбинацијом средстава за спајање. Студије су показале да употреба мешовитих средстава за спајање (силан+титанат) може вратити затезну чврстоћу на преко 95% у односу на обичне АТХ системе.
Низак вискозитетАТХје постигао значајно побољшање у перформансама обраде кроз површински инжењеринг, посебно у смањењу вискозитета и побољшању ефикасности дисперзије при високим брзинама смицања. Избор АТХ-а треба систематски процењивати на основу специфичних услова обраде, захтева за пуњење и коначних захтева за перформансе. За сценарије примене који траже ефикасну обраду и високо пуњење, техничке предности АТХ ниског вискозитета су очигледне; У конвенционалним апликацијама, обични АТХ и даље има предности у погледу исплативости. Будућа истраживања би требало да се фокусирају на мултифункционални дизајн површине како би се постигла боља равнотежа између перформанси обраде и коначних перформанси.
