Алуминијум хидроксид (АТХ), као најраспрострањеније пунило без халогена у епоксидној смоли, гуми, композитним материјалима и електронским заптивним материјалима, има вишеструке предности као што су отпорност на пламен, сузбијање дима, пуњење, изолација и контролисани трошак. То је незаменљива функционална компонента у глобалном систему врхунских материјала. Међутим, у практичним применама, немодификовани алуминијум хидроксид има лошу компатибилност са органским полимерним матрицама, слабо међуфазно везивање, лаку агломерацију због високог пуњења и значајно смањена механичка својства система, што је дуго ограничавало стабилност производа и конкурентност на међународном тржишту.
Површинска обрада је основни технолошки пут за решавање горе наведених болних тачака, а такође је и најефикасније средство за побољшање дисперзибилности, влажења, компатибилности, механичке чврстоће, отпорности на топлоту и дугорочне поузданости алуминијум хидроксида у полимерним системима као што је епоксидна смола.
Површина немодификованог алуминијум хидроксида је богата хидроксилним групама (-ОХ), показујући јак поларитет и високе карактеристике површинске енергије. Има природне баријере интерфејса са органским матрицама ниског поларитета као што су епоксидне смоле и еластомери, углавном се манифестују као:
1. Лоша компатибилност интерфејса, лака агломерација пунила и потешкоће у униформној дисперзији;
2. Смола не може у потпуности навлажити површину пунила, формирајући међупросторне шупљине и дефекте;
3. Под спољном силом долази до одвајања интерфејса, што доводи до пуцања материјала и кртог лома;
4. Вискозност система високог пуњења нагло се повећава, а проточност обраде значајно се погоршава;
5. Затезна чврстоћа, чврстоћа на савијање и ударна жилавост смањују се синхроно, што не може испунити захтеве врхунских апликација.
Ова питања директно доводе до немогућности производа да прођу међународне сертификате као што су УЛ, ИЕЦ, РоХС, итд., а такође су и кључни разлози зашто је обичном алуминијум хидроксиду тешко да уђе у глобални врхунски ланац снабдевања.
Суштина површинског третмана алуминијум хидроксида је инжењеринг интерфејса, који постиже три основне функције конструисањем слоја органске превлаке на молекуларном нивоу на површини неорганских честица:
1. Смањите површинску енергију, минимизирајте самоагрегацију између честица и побољшајте униформност дисперзије;
2. Усклађивање поларитета мења хидрофилност пунила у олеофилност, чинећи га високо компатибилним са органском матриксом;
3. Премошћавање интерфејса, формирање хемијских веза између пунила и смола за пренос напона и побољшање механичке чврстоће.
Једноставно речено, површинска обрада трансформише алуминијум хидроксид из "једноставног пуњења" у "ефикасну синергију" и од "деструктивних перформанси" у "побољшане перформансе".
Тренутно, хигх-ендалуминијум хидроксидпроизводи широм света углавном користе специфичне или сложене агенсе за површинску обраду. Различити системи показују значајне разлике у побољшању компатибилности, механичком побољшању и течности обраде. Следе најзрелије и најстабилније техничке руте у индустрији.
Средство за спајање силана је најефикаснији и широко коришћен метод третмана за побољшање компатибилности између алуминијум хидроксида и епоксидне смоле, посебно погодан за врхунска поља као што су електронско заптивање, ливени материјали и ламинати обложени бакром.
Механизам деловања:
-Један крај молекула силана формира стабилну ковалентну везу са хидроксилном групом на површини АТХ;
-Други крај садржи функционалне групе као што су епокси, амино и винил групе, које могу директно да учествују у реакцији очвршћавања епоксидне смоле;
- Формирајте јак 'молекуларни мост' на интерфејсу, увелико повећавајући међуфазну адхезију.
Ефекат побољшања:
-Побољшати компатибилност и дисперзибилност за више од 50%;
-Повећати затезну чврстоћу и чврстоћу на савијање за 20% -40%;
-Значајно побољшање ударне жилавости, без пуцања или кртог лома;
-Под високим пуњењем, вискозност је нижа, а проточност је стабилнија.
Средства за третман титанијума и алуминијум естра су погодна за системе композитних материјала који захтевају велике количине додавања, низак вискозитет и јаку квашење, и могу значајно побољшати међуфазну подмазивање и течност обраде.
Механизам деловања:
- Једноструки молекуларни слој смањује трење међу честицама;
- Дуголанчана структура се преплиће са матрицом смоле да би се побољшала компатибилност;
-Не формира крути интерфејс, балансирајући између чврстоће и обрадивости.
Ефекат побољшања:
-Вискозност система је значајно смањена, омогућавајући постизање виших нивоа пуњења;
-Равномерно распоређени, без агрегације или раздвајања;
-Површина материјала је глаткија, а изглед и обрадивост су значајно оптимизовани.
Хиперразгранати полимерни композитни третман је постао нова главна технологија за врхунске светске материјале који захтевају високу отпорност на пламен, висок ЦТИ, високу изолацију и високу поузданост.
Механизам деловања:
- Вишеструка структура пружа просторну препреку, потпуно спречавајући агрегацију честица;
-Висока густина функционалних група, јаче и стабилније повезивање интерфејса;
-Ниска апсорпција влаге и низак диелектрик, погодан за врхунске електронске уређаје.
Ефекат побољшања:
-Интефејс не поквари у дуготрајним влажним и врућим окружењима;
-Значајно побољшање перформанси изолације и напонске отпорности;
-Остварите оптималну равнотежу између механичких својстава и отпорности на пламен.
Површинска обрада није једноставно „мешање и мешање“, само прецизна контрола услова процеса може максимизирати ефекат модификације.
1. Прецизна контрола количине доданог средства за третман
Недовољно средство за третман → непотпуно премазивање;
Прекомерно средство за третман → појава слободног слоја на међупростору, смањујући чврстоћу очвршћавања и отпорност на топлоту.
Оптимална количина додатка: 0,5% -2,0% масе алуминијум хидроксида.
2. Температура и време активације
Различити агенси за третман одговарају различитим температурама активације да би се обезбедило потпуно формирање хемијских веза уместо физичке адсорпције.
-Силанско средство за спајање: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 минута;
-Титанат/алуминат: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 минута.
3. Висока униформна дисперзија
Усвајање процеса мешања велике брзине, сувог премаза и динамичког млевења како би се осигурало да је свака честица алуминијум хидроксида равномерно обложена и спречила локалну агломерацију.
4. Контрола ниског садржаја влаге
Строго контролишите садржај влаге након обраде да бисте избегли проблеме као што су очвршћавање, пењење и деградација изолације епоксидне смоле, у складу са међународним стандардима за електронску квалитету.
Након професионалног третмана површине,алуминијум хидроксидможе постићи свеобухватне надоградње перформанси додавањем епоксидне смоле:
1. Значајно побољшање компатибилности: без раслојавања, без слијегања, без агломерације, високо пуњење и даље одржава уједначену стабилност;
2. Значајно побољшање механичких својстава: свеобухватно побољшање затезне чврстоће, чврстоће на савијање и ударне жилавости, што га чини мање склоним пуцању;
3. Јаче повезивање интерфејса: задржавање веће перформансе након старења влажне топлоте и термичког удара;
4. Боља флуидност обраде: нижи вискозитет, погодан за аутоматизовано заптивање, изливање и процесе обликовања;
5. Побољшање изолације и поузданости: празнине у интерфејсу су смањене, отпорност на напон, вредност ЦТИ и дугорочна стабилност испуњавају међународне високе захтеве;
6. Већа ефикасност успоривача пламена: Уједначена дисперзија чини да АТХ буде подвргнут синхронијем термичком разлагању, што резултира стабилнијим ефектима успоравања пламена и сузбијање дима.
Површинска обрада алуминијум хидроксида је основна технологија за побољшање компатибилности пунила, међуфазне чврстоће везивања, механичких својстава система, течности обраде и дугорочне поузданости. Кроз научне модификације као што су силан, титанат и хиперразгранати полимери, баријера интерфејса између неорганских пунила и органских матрица може бити фундаментално решена, чинећи системе епоксидне смоле са високим пуњењем, високим перформансама, без халогена и еколошки прихватљивим.
На данашњем све конкурентнијем глобалном тржишту врхунских материјала, производи од алуминијум хидроксида са стабилним, ефикасним и стандардизованим технологијама површинске обраде нису само кључ за надоградњу формула, већ и важна подршка предузећима да отворе међународна тржишта, постигну напредак у квалитету и успоставе дугорочну конкурентност.
