V oblasti polymérnych kompozitných materiálov sa uplatňuje aplikáciahydroxid hlinitý (ATH)ako účinné bezhalogénové plnivo spomaľujúce horenie je rozhodujúce. Avšak slabá kompatibilita a tendencia agregovať medzi ATH a živicovou matricou dlho obmedzovala ich plný výkon. Tradičné suché miešanie často vedie k nerovnomernému rozptýleniu a tvorbe slabých miest stresu. Zavedenie technológie mokrého brúsenia poskytuje vedecké a efektívne riešenie tohto problému.
Mokré mletie nie je jednoduchý proces znižovania veľkosti častíc, ale kolaboratívne inžinierstvo, ktoré dosahuje zjemnenie častíc, úpravu povrchu a aktiváciu rozhrania súčasne v kvapalnom médiu.
Brúsenie za mokra aplikuje na kašu vysokofrekvenčné nárazové, šmykové a trecie sily prostredníctvom mlecích guľôčok (ako je oxid zirkoničitý) v prostredí kvapalnej fázy, kde sú prítomné mlecie prostriedky (ako sú dispergačné činidlá). Táto sila môže účinne depolymerizovať tvrdé agregáty ATH a spôsobiť rozbitie pôvodných kryštálových častíc.
· Redukcia veľkosti častíc: Stabilizácia a kontrola veľkosti častíc D50 na úrovni submikrónov alebo dokonca nanometrov. Podľa klasickej de Gennesovej teórie infiltrácie menšie veľkosti častíc znižujú kapilárny tlak (Δ P ∝ γ/r, kde γ je povrchové napätie a r je polomer pórov) potrebný na prekonanie mikropórov a defektov na povrchu častíc naplnených taveninou živice, čím sa podporuje mikroinfiltrácia.
Prostredie v kvapalnej fáze mokrého brúsenia poskytuje ideálne reakčné miesto pre „online“ úpravu povrchu. Počas alebo po procese mletia sa môžu súčasne pridávať povrchové modifikátory (ako sú silánové väzbové činidlá, titanátové väzbové činidlá, mastné kyseliny atď.).
· In situ vrúbľovacia reakcia: Ako príklad si vezmeme silánové kopulačné činidlá (ako KH-550, KH-560), ich alkoxyskupiny sa hydrolyzujú na silanol za katalýzy vody a potom sa podrobia kondenzačnej reakcii s hydroxylovými skupinami na povrchu ATH za vzniku silných kovalentných väzieb Si-O-Al. Jeho organické dlhé reťazce (ako sú amino a epoxidové skupiny) sa rozširujú smerom k matrici živice a môžu sa podieľať na vytvrdzovacej reakcii živice alebo vytvárať fyzické zapletenie.
· Zásadné zlepšenie medzifázovej energie: Modifikovaný povrch ATH sa mení z hydrofilného na oleofilný (hydrofóbny) a jeho voľná povrchová energia (γ _ s) je bližšie k voľnej povrchovej energii (γ _ l) živice. Podľa Youngovej zmáčacej rovnice (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) pokles kontaktného uhla θ a zväčšenie cos θ indikuje zásadné zlepšenie zmáčacej schopnosti živice (šírenie) smerom k časticiam. Významné zníženie medzifázového napätia (γ_stl) je priamou termodynamickou hnacou silou na zlepšenie zmáčavosti.
Dispergačné činidlá (ako sú polyelektrolyty a polymérne povrchovo aktívne látky) v suspenziách na mokré mletie udržujú dlhodobú disperznú stabilituATHčastice v kvapalnej fáze prostredníctvom duálneho mechanizmu elektrostatického odpudzovania a stérickej zábrany. Tento stabilný stav vytvára základ pre predbežnú disperziu pri následnom zmiešaní so živicami.
·Elektrostatická stabilita (teória DLVO): Iónové dispergátory sa adsorbujú na povrch častíc a vytvárajú dvojitú vrstvu. Keď sa častice priblížia, rozptýlia sa v dôsledku elektrostatického odpudzovania.
· Stabilita stérickej zábrany: Dlhé reťazce polymérnych dispergačných činidiel tvoria adsorpčnú vrstvu na povrchu častíc. Keď sa častice priblížia, prekrývajúce sa adsorpčné vrstvy spôsobia zníženie konformačnej entropie polymérnych reťazcov a zvýšenie osmotického tlaku, čo vedie k silnej odpudivej sile.
Táto vopred dispergovaná stabilná štruktúra môže byť maximálne zachovaná počas procesu miešania, sušenia alebo vytvrdzovania ATH kaše a živice, čím sa dosiahne "dokonalý prenos" do matrice živice.
ATH spracované technológiou mokrého brúsenia dosahuje hlbokú integráciu od makro po mikro a od fyziky po chémiu v živici, čo sa v konečnom dôsledku odráža v komplexnom zlepšení vlastností kompozitného materiálu:
· Vynikajúca rovnomernosť disperzie: Pod skenovacou elektrónovou mikroskopiou (SEM) je možné pozorovať častice ATH rovnomerne distribuované v spojitej fáze živice v nanometrovej/submikrónovej škále, bez viditeľných agregátov.
·Silnejšie spojenie rozhrania: Upravené rozhranie vytvára účinnú "flexibilnú vrstvu" alebo chemickú väzbu, ktorá umožňuje efektívne prenášať napätie a výrazne zlepšuje mechanickú pevnosť (pevnosť v ťahu, rázová húževnatosť) a trvanlivosť materiálu.
· Stabilná účinnosť a fyzikálne vlastnosti spomaľujúce horenie: Rovnomerná disperzia zaisťuje synergický, účinný a stabilný bariérový efekt zložiek spomaľujúcich horenie v ohni, pričom sa vyhýba lokálnej degradácii výkonu spôsobenej aglomeráciou plniva.
· Vylepšená reológia spracovania: Dobré zmáčanie častíc, menšia aglomerácia môže výrazne znížiť viskozitu taveniny kompozitného materiálu, zvýšiť množstvo náplne a tekutosť spracovania.
Technológia mokrého mletia systematicky prekonáva problém infiltrácie a rozptyluhydroxid hlinitýv živicovej matrici prostredníctvom trojitého synergického účinku fyzikálneho drvenia, chemickej modifikácie a stabilizácie disperzie. Termodynamicky znižuje medzifázovú energiu a kineticky poskytuje rozptýlenú hnaciu silu a mechanizmus stability, čím sa dosahuje dokonalé spojenie medzi plnivom a matricou v nanoúrovni. Nejde len o technologickú inováciu, ale aj o hĺbkovú aplikáciu teórie vedy o koloidoch a rozhraniach, ktorá poskytuje kľúčovú technologickú cestu pre vývoj novej generácie vysokovýkonných, vysoko plniacich a funkcionalizovaných polymérnych kompozitných materiálov.
