У области полимерних композитних материјала примена јеалуминијум хидроксид (АТХ)као ефикасно пунило без халогена успоривача пламена је кључно. Међутим, лоша компатибилност и склоност агрегирању између АТХ и матрице смоле дуго су ограничавали њихове пуне перформансе. Традиционално мешање на суво често доводи до неравномерне дисперзије и стварања слабих тачака напрезања. Увођење технологије мокрог млевења пружа научно и ефикасно решење овог проблема.
Влажно млевење није једноставан процес смањења величине честица, већ колаборативни инжењеринг којим се постиже пречишћавање честица, модификација површине и активација интерфејса истовремено у течном медију.
Влажно млевење примењује високофреквентне силе удара, смицања и трења на суспензију кроз перле за млевење (као што је цирконијум) у окружењу течне фазе где су присутна помоћна средства за млевење (као што су дисперзанти). Ова сила може ефикасно деполимеризовати тврде агрегате АТХ-а и узроковати ломљење оригиналних кристалних честица.
·Смањење величине честица: Стабилизирајте и контролишете величину честица Д50 на ниво испод микрона или чак нанометара. Према класичној де Жењевој теорији инфилтрације, мање величине честица смањују капиларни притисак (Δ П ∝ γ/р, где је γ површински напон, а р радијус пора) потребан за превазилажење микро пора и дефеката на површини честица испуњених топљеном смолом, чиме се промовише микро инфилтрација.
Окружење течне фазе мокрог млевења пружа идеално место реакције за „онлине“ модификацију површине. Током или након процеса млевења, модификатори површине (као што су силански агенси за спајање, титанатни агенси за спајање, масне киселине, итд.) могу се додати истовремено.
· Реакција калемљења ин ситу: Узимајући средства за спајање силана (као што су КХ-550, КХ-560) као пример, њихове алкокси групе се хидролизују у силанол под катализом воде, а затим пролазе кроз реакцију кондензације са хидроксил групама на површини АТХ да би се формирале јаке Си-О-Ал ковалентне везе. Његови дуги органски ланци (као што су амино и епоксидне групе) се протежу према матрици смоле и могу учествовати у реакцији очвршћавања смоле или формирати физичко преплитање.
· Фундаментално побољшање међуфазне енергије: Модификована АТХ површина се мења из хидрофилне у олеофилну (хидрофобну), а њена површинска слободна енергија (γ _ с) је ближа површинској слободној енергији (γ _ л) смоле. Према Јанговој једначини влажења (γ - св=γ - сл+γ - лв цос θ), смањење контактног угла θ и повећање цос θ указују на фундаментално побољшање способности влажења (ширење) смоле према честицама. Значајно смањење међуфазне напетости (γ _стл) је директна термодинамичка покретачка сила за побољшање влажења.
Дисперзанти (као што су полиелектролити и полимерни сурфактанти) у суспензијама за мокро млевење одржавају дугорочну стабилност дисперзијеАТХчестице у течној фази кроз двоструки механизам електростатичког одбијања и стеричне сметње. Ово стабилно стање поставља основу за претходну дисперзију у накнадном мешању са смолама.
·Електростатичка стабилност (ДЛВО теорија): Јонски дисперзанти се адсорбују на површину честица, формирајући двоструки слој. Када се честице приближавају, оне се распршују услед електростатичког одбијања.
·Стабилност стеричне сметње: Дуги ланци полимерних дисперзаната формирају адсорпциони слој на површини честица. Када се честице приближавају, адсорпциони слојеви који се преклапају изазивају смањење конформационе ентропије полимерних ланаца и повећање осмотског притиска, што резултира снажном силом одбијања.
Ова претходно диспергована стабилна структура може се максимално задржати током процеса мешања, сушења или очвршћавања АТХ суспензије и смоле, постижући "савршен трансфер" у матрицу смоле.
АТХ обрађен технологијом мокрог млевења постиже дубоку интеграцију од макро до микро, и од физике до хемије у смоли, што се на крају огледа у свеобухватном побољшању својстава композитног материјала:
· Одлична униформност дисперзије: Под скенирајућом електронском микроскопом (СЕМ), честице АТХ се могу посматрати равномерно распоређене у континуираној фази смоле на нанометарској/субмикронској скали, без видљивих агрегата.
·Јаче повезивање интерфејса: Модификовани интерфејс формира ефикасан "флексибилни слој" или хемијску везу, омогућавајући ефикасно преношење напрезања и значајно побољшавајући механичку чврстоћу (затезну чврстоћу, отпорност на удар) и издржљивост материјала.
·Стабилна ефикасност и физичка својства успоривача пламена: Уједначена дисперзија обезбеђује синергистички, ефикасан и стабилан ефекат баријере компоненти успоривача пламена у пожару, истовремено избегавајући локалну деградацију перформанси узроковану агломерацијом пунила.
·Побољшана реологија обраде: Добро влажење честица, мање агломерације, може значајно смањити вискозитет растопљеног композитног материјала, повећати количину пуњења и течност обраде.
Технологија мокрог млевења систематски превазилази проблем инфилтрације и дисперзијеалуминијум хидроксиду матрици смоле кроз троструки синергистички ефекат физичког дробљења, хемијске модификације и стабилизације дисперзије. Термодинамички смањује међуфазну енергију и кинетички обезбеђује дисперзовану покретачку силу и механизам стабилности, чиме се постиже интимна веза између пунила и матрице на наноскали. Ово није само технолошка иновација, већ и дубинска примена теорије о колоиду и интерфејсу, пружајући кључни технолошки пут за развој следеће генерације полимерних композитних материјала високих перформанси, високог пуњења и функционализованих композитних материјала.
