У области полимерних успоривача пламена,алуминијум хидроксид (АТХ)већ дуго држи кључну позицију на тржишту отпорних на пламен због својих предности нетоксичности, потискивања дима, еколошке прихватљивости и релативно ниске цене. Међутим, обични АТХ припремљен традиционалном методом преципитације често излаже ограничења као што су велика количина пуњења, лоша компатибилност и тешки механички губици када се испуњавају све захтевнији захтеви високих перформанси полимерних материјала. Последњих година, АТХ за млевење (такође познат као "модификовани АТХ" или "ултрафини АТХ") дубоко обрађен технологијом физичке обраде појавио се као нова сила, предводећи важну надоградњу у технологији примене АТХ. Овај чланак ће дубоко анализирати суштинске разлике између земаљског АТХ и обичног АТХ из професионалне перспективе науке о материјалима, површинске физичке хемије и инжењеринга интерфејса композитних материјала.
Обичан АТХ: обично се односи на алуминијум хидроксид директно преципитиран кроз влажне хемијске процесе као што је Баиеров процес (разградња раствора натријум алумината) или процес амонијум бикарбоната. Његова кристална морфологија је углавном неправилна плочаста, призматична или сферична, са широком дистрибуцијом величине честица (Д50 обично у опсегу од 10-50 μм), хидрофилне површине, која садржи велики број хидроксилних група (- ОХ) и показује јак поларитет.
Гриндинг АТХ: Коришћењем обичног АТХ као сировине, дубинска обрада се врши механохемијским процесом. Овај процес није једноставно „гњечење“, већ процес постизања пречишћавања честица, сфероидизације и реконструкције површинских физичко-хемијских својстава под механичком енергијом високог интензитета (као што је млевење струјањем ваздуха, млевење куглицама и средње млевење). Кључни параметри процеса укључују унос енергије, избор медија, контролу атмосфере и могућу модификацију површине на лицу места.
·Обичан АТХ: Кристална структура је нетакнута, али је феномен агломерације озбиљан (због високе површинске енергије и јаке водоничне везе). Грубе површине и оштре ивице могу лако да формирају тачке концентрације напона у композитним материјалима.
· Млевење АТХ: Постигнута је значајна морфолошка регулација.
· Величина и дистрибуција честица: Средњи пречник (Д50) се може смањити на 1-3 μм или чак испод микрона, а дистрибуција величине честица (ПСД) је ужа. Према анализи ласерске дифракције стандарда ИСО 13320, распон дистрибуције је значајно смањен.
·Изглед: тежи ка правилнијем, скоро сферичном или квази сферичном облику. Сфероидизација не само да смањује специфичну површину, већ, што је још важније, у великој мери смањује ивице и углове честица, што је кључ за побољшање течљивости и механичких својстава композитних материјала.
·Површинско стање: Под дејством механичке силе високе енергије, кристална структура површине честица пролази кроз делимично изобличење или аморфизацију, а активна места се повећавају, обезбеђујући идеалнији супстрат за накнадну модификацију површине.
Хемијски састав оба је Ал(ОХ)₃, а главна реакција термичког разлагања је конзистентна (ендотермно разлагање почиње на око 200 ℃ да би се формирао Ал₂О₃ и Х₂О). Али микро разлике доводе до различитог понашања:
·Обични АТХ: Иницијација распадања и вршне температуре су релативно концентрисане, а ендотермни пик је шири. Велике честице могу изазвати неравномеран унутрашњи пренос топлоте, утичући на уједначеност ефикасности успоривача пламена.
· Брушење АТХ:
·Боља дисперзибилност резултира равномернијом дистрибуцијом у матрици, синхронизованијим преносом топлоте и разградњом, и ефикаснијом апсорпцијом топлоте и ефектима хлађења.
·Већа специфична површина (која се и даље може повећати због ултрафине рафинације при истој тежини након сфероидизације) значи већу контактну површину реакције са пламеном/извором топлоте, која може брже да расипа топлоту и ослободи водену пару да разблажи запаљиве гасове.
· Остатак распадања (Ал₂О₃) може да формира гушћи и континуиранији заштитни керамички слој због финијих честица прекурсора, што резултира бољим ефектом баријере.
Ово је језгро које одређује коначна механичка својства композитних материјала.
·Обични АТХ: Јаке поларне површине имају лошу компатибилност са неполарним/слабо поларним полимерима (као што су ПП, ПЕ, ЕВА). Везивање интерфејса је слабо, формирајући 'слаб гранични слој'. Под високим нивоима пуњења (често захтева >60% да би се испунили стандарди за успоравање пламена), затезна чврстоћа, ударна жилавост и издужење при ломљењу материјала су озбиљно угрожени.
· Брушење АТХ:
·Побољшана физичка прилагодљивост: Сферичне честице имају одличну флуидност у растопљеним полимерима, са чвршћим паковањем и смањеним унутрашњим напрезањем, нижим вискозитетом растопа (при истој количини пуњења) и значајно побољшавају перформансе обраде (као што су брзина екструзије и течност убризгавања).
·Побољшање везивања на интерфејсу: Површина активирана механичком силом је склонија хемијском везивању или јакој адсорпцији са површинским модификаторима (као што су силан, титанат, алуминатна средства за спајање). Површинска енергија модификованог млевеног АТХ је смањена, а квашење и заплитање са полимерним ланцима су побољшани, чиме се постиже прелаз са „физичког пуњења“ на „побољшање интерфејса“.
| Димензија перформанси | Обични АТХ | Брушење АТХ (нарочито након модификације површине) |
| Ефикасност успоравања пламена | Поштено, може испунити стандард под великом запремином пуњења | Боље, може смањити количину пуњења (5-15% простора за смањење) под истим нивоом успоривача пламена |
| Механичке особине | Озбиљно погоршање, висока крхкост | Значајно задржавање, са много већим стопама задржавања чврстоће на удар и затезне чврстоће од обичних АТХ система за пуњење |
| Обрадивост | Висока вискозност топљења, велики обртни момент, велика потрошња енергије | Добра ликвидност, температура обраде се може смањити, производни капацитет се може повећати, а хабање опреме се може смањити |
| Изглед производа | Површинска храпавост, низак сјај | Глатка површина, деликатан додир, повећан сјај, погодан за бојење |
| Електрична својства | Због апсорпције влаге и нечистоћа, запремински отпор је нестабилан | Стабилнији, посебно погодан за поља са високим електричним захтевима као што су жице и каблови |
Гриндинг АТХније једноставна замена за обични АТХ, већ је материјал високих перформанси отпоран на пламен који постиже интегрисани дизајн морфолошке површине структуре кроз напредне механохемијске процесе. Његова основна вредност лежи у:
1. Инхерентна контрадикција између високе течљивости пуњења и обраде, као и механичких својстава, решена је оптимизацијом облика (ултра префињеност, сфероидизација).
2. Површинском активацијом и модификацијом, адхезија интерфејса са полимерном матрицом је фундаментално побољшана, трансформишући "инертно пунило" у "компоненту за побољшање функционалности".
3. Побољшањем уједначености и ефективности ефикасности успоривача пламена, пружа могућност за "смањење и повећање ефикасности" формула за успоравање пламена без халогена и дизајн производа са тањим зидовима или већим перформансама.
