هیدروکسید آلومینیوم (ATH)به عنوان پرکاربردترین پرکننده ضد شعله بدون هالوژن در رزین اپوکسی، لاستیک، مواد کامپوزیت و مواد آب بندی الکترونیکی، دارای مزایای متعددی از جمله تاخیر در شعله، سرکوب دود، پر کردن، عایق بودن و هزینه قابل کنترل است. این یک جزء کاربردی ضروری در سیستم جهانی مواد پیشرفته است. با این حال، در کاربردهای عملی، هیدروکسید آلومینیوم اصلاح نشده سازگاری ضعیفی با ماتریس های پلیمری آلی، پیوند سطحی ضعیف، تجمع آسان به دلیل پر شدن زیاد، و کاهش قابل توجه خواص مکانیکی سیستم دارد که پایداری محصول و رقابت در بازار بین المللی را برای مدت طولانی محدود کرده است.
درمان سطحی مسیر اصلی فناوری برای حل نقاط درد فوق است و همچنین موثرترین وسیله برای بهبود پراکندگی، ترشوندگی، سازگاری، استحکام مکانیکی، مقاومت حرارتی و قابلیت اطمینان طولانی مدت هیدروکسید آلومینیوم در سیستم های پلیمری مانند رزین اپوکسی است.
سطح هیدروکسید آلومینیوم اصلاح نشده غنی از گروه های هیدروکسیل (-OH) است که قطبیت قوی و ویژگی های انرژی سطح بالایی را نشان می دهد. دارای موانع رابط طبیعی با ماتریس های آلی با قطبیت کم مانند رزین های اپوکسی و الاستومرها است که عمدتاً به صورت زیر ظاهر می شود:
1. سازگاری ضعیف رابط، تجمع آسان پرکننده ها، و مشکل در پراکندگی یکنواخت.
2. رزین نمی تواند به طور کامل سطح پرکننده را خیس کند و باعث ایجاد حفره ها و نقص های رابط می شود.
3. تحت نیروی خارجی، جداشدگی رابط مستعد رخ دادن است که منجر به ترک خوردگی مواد و شکستگی شکننده می شود.
4. ویسکوزیته سیستم پرکننده بالا به شدت افزایش می یابد و جریان پذیری پردازش به طور قابل توجهی بدتر می شود.
5. استحکام کششی، مقاومت خمشی و چقرمگی ضربه به طور همزمان کاهش می یابد، که نمی تواند الزامات برنامه های کاربردی پیشرفته را برآورده کند.
این مسائل مستقیماً منجر به ناتوانی محصولات در دریافت گواهینامه های بین المللی مانند UL، IEC، RoHS و غیره می شود و همچنین دلایل اصلی دشواری ورود هیدروکسید آلومینیوم معمولی به زنجیره تامین جهانی بالا هستند.
ماهیت عملیات سطحی هیدروکسید آلومینیوم مهندسی رابط است که با ساخت یک لایه پوشش آلی سطح مولکولی بر روی سطح ذرات معدنی به سه عملکرد اصلی دست می یابد:
1. کاهش انرژی سطح، به حداقل رساندن تجمع خود بین ذرات، و بهبود یکنواختی پراکندگی.
2. تطبیق قطبیت آب دوستی پرکننده را به اولئوفیلی تغییر می دهد و آن را بسیار با ماتریس آلی سازگار می کند.
3. پل های رابط، تشکیل پیوندهای شیمیایی بین پرکننده ها و رزین ها برای انتقال تنش و افزایش استحکام مکانیکی.
به زبان ساده، عملیات سطحی، هیدروکسید آلومینیوم را از «پر کردن ساده» به «هم افزایی مؤثر» و از «عملکرد مخرب» به «عملکرد پیشرفته» تبدیل می‌کند.
در حال حاضر، سطح بالاهیدروکسید آلومینیوممحصولات در سراسر جهان به طور کلی از عوامل خاص یا ترکیبی برای درمان سطح استفاده می کنند. سیستم‌های مختلف تفاوت‌های قابل‌توجهی را در بهبود سازگاری، بهبود مکانیکی و جریان‌پذیری پردازش نشان می‌دهند. در زیر بالغ ترین و پایدارترین مسیرهای فنی در این صنعت آمده است.
عامل کوپلینگ سیلان موثرترین و پرکاربردترین روش درمانی برای افزایش سازگاری بین هیدروکسید آلومینیوم و رزین اپوکسی است، به ویژه مناسب برای زمینه های پیشرفته مانند آب بندی الکترونیکی، قالب های ریخته گری و ورقه های روکش مسی.
مکانیسم عمل:
-یک سر مولکول سیلان یک پیوند کووالانسی پایدار با گروه هیدروکسیل روی سطح ATH تشکیل می دهد.
- انتهای دیگر شامل گروه های عاملی مانند گروه های اپوکسی، آمینو و وینیل است که می توانند مستقیماً در واکنش پخت رزین اپوکسی شرکت کنند.
- یک پل مولکولی قوی در سطح مشترک ایجاد کنید، که چسبندگی سطحی را بسیار افزایش می دهد.
اثر تقویتی:
- بهبود سازگاری و پراکندگی بیش از 50٪؛
افزایش استحکام کششی و مقاومت خمشی 20٪ -40٪.
- بهبود قابل توجهی در چقرمگی ضربه، بدون ترک خوردگی یا شکستگی شکننده.
- تحت پر شدن زیاد، ویسکوزیته کمتر و جریان پذیری پایدارتر است.
عوامل تصفیه استر تیتانیوم و آلومینیوم برای سیستم‌های مواد کامپوزیتی که به مقادیر افزودنی بالا، ویسکوزیته کم و ترشوندگی قوی نیاز دارند، مناسب هستند و می‌توانند به طور قابل توجهی روان‌کاری سطحی و روان‌پذیری پردازش را بهبود بخشند.
مکانیسم عمل:
پوشش تک لایه مولکولی اصطکاک بین ذرات را کاهش می دهد.
ساختار زنجیره بلند با ماتریس رزین در هم تنیده می شود تا سازگاری را افزایش دهد.
- عدم تشکیل یک رابط سفت و سخت، تعادل سختی و پردازش پذیری.
اثر تقویتی:
ویسکوزیته سیستم به طور قابل توجهی کاهش یافته است و اجازه می دهد تا سطوح پر شدن بالاتری به دست آید.
-به طور مساوی پراکنده، بدون تجمع یا جدایی.
- سطح مواد صاف تر است و ظاهر و پردازش پذیری به طور قابل توجهی بهینه شده است.
درمان کامپوزیت پلیمری پرشاخه تبدیل به تکنولوژی اصلی جدید برای مواد برتر جهان شده است که به تاخیر در شعله بالا، CTI بالا، عایق بالا و قابلیت اطمینان بالا نیاز دارند.
مکانیسم عمل:
ساختار چند شاخه ای مانع فضایی می شود و به طور کامل از تجمع ذرات جلوگیری می کند.
چگالی گروه عملکردی بالا، پیوند رابط قوی تر و پایدارتر.
-جذب رطوبت کم و دی الکتریک کم، مناسب برای دستگاه های الکترونیکی پیشرفته.
اثر تقویتی:
-رابط در محیط های مرطوب و گرم طولانی مدت خراب نمی شود.
- بهبود قابل توجهی در عملکرد عایق و مقاومت ولتاژ.
-دستیابی به تعادل مطلوب بین خواص مکانیکی و بازدارندگی شعله.
عملیات سطحی صرفاً "اختلاط و هم زدن" نیست، تنها کنترل دقیق شرایط فرآیند می تواند اثر اصلاح را به حداکثر برساند.
1. کنترل دقیق مقدار عامل درمان اضافه شده
عامل درمان ناکافی → پوشش ناقص.
عامل درمان بیش از حد → ظاهر لایه آزاد در سطح مشترک، کاهش استحکام پخت و مقاومت در برابر حرارت.
مقدار بهینه افزودن: 0.5٪ -2.0٪ از جرم هیدروکسید آلومینیوم.
2. دما و زمان فعال سازی
عوامل مختلف تصفیه با دمای فعال سازی متفاوت مطابقت دارند تا از تشکیل کامل پیوندهای شیمیایی به جای جذب فیزیکی اطمینان حاصل کنند.
عامل جفت سیلان: 100 ℃ -150 ℃، 60-120 دقیقه.
-تیتانات/آلومینات: 80 ℃ -120 ℃، 30-60 دقیقه.
3. پراکندگی یکنواخت بالا
اتخاذ فرآیندهای اختلاط با سرعت بالا، پوشش خشک و آسیاب دینامیکی برای اطمینان از پوشش یکنواخت هر ذره هیدروکسید آلومینیوم و جلوگیری از تجمع موضعی.
4. کنترل رطوبت کم
پس از پردازش، رطوبت را به شدت کنترل کنید تا از مسائلی مانند پخت، کف کردن، و تخریب عایق رزین اپوکسی، مطابق با استانداردهای بین المللی درجه الکترونیکی جلوگیری شود.
پس از درمان سطح حرفه ای،هیدروکسید آلومینیوممی توانید با افزودن رزین اپوکسی به ارتقاء عملکرد جامع دست پیدا کنید:
1. بهبود قابل توجهی در سازگاری: بدون لایه لایه شدن، بدون نشست، بدون تجمع، پر شدن زیاد همچنان ثبات یکنواخت را حفظ می کند.
2. بهبود قابل توجه خواص مکانیکی: بهبود جامع در استحکام کششی، مقاومت خمشی، و چقرمگی ضربه، که باعث می‌شود کمتر در معرض ترک خوردن قرار گیرد.
3. اتصال رابط قوی تر: حفظ عملکرد بالاتر پس از پیری گرمای مرطوب و شوک حرارتی.
4. سیالیت پردازش بهتر: ویسکوزیته کمتر، مناسب برای آب بندی خودکار، ریختن، و فرآیندهای قالب گیری.
5. بهبود عایق و قابلیت اطمینان: فضای خالی رابط کاهش می‌یابد، مقاومت ولتاژ، مقدار CTI و پایداری طولانی‌مدت نیازهای سطح بالای بین‌المللی را برآورده می‌کند.
6. راندمان بازدارنده شعله بالاتر: پراکندگی یکنواخت باعث می شود ATH تحت تجزیه حرارتی همزمان تری قرار گیرد و در نتیجه اثرات بازدارنده شعله و سرکوب دود پایدارتری دارد.
عملیات سطحی هیدروکسید آلومینیوم فناوری اصلی برای بهبود سازگاری پرکننده ها، استحکام پیوند سطحی، خواص مکانیکی سیستم، جریان پذیری پردازش و قابلیت اطمینان طولانی مدت است. از طریق اصلاحات علمی مانند سیلان، تیتانات و پلیمرهای پرشاخه، مانع رابط بین پرکننده‌های معدنی و ماتریس‌های آلی می‌تواند اساساً حل شود و سیستم‌های رزین اپوکسی پرکننده، کارایی بالا، بدون هالوژن و سازگار با محیط زیست را به واقعیت تبدیل کنند.
در بازار رقابتی فزاینده جهانی مواد پیشرفته امروزی، محصولات هیدروکسید آلومینیوم با فناوری‌های تصفیه سطح پایدار، کارآمد و استاندارد نه تنها کلید ارتقای فرمول هستند، بلکه پشتیبانی مهمی برای شرکت‌ها برای باز کردن بازارهای بین‌المللی، دستیابی به پیشرفت‌های کیفی و ایجاد رقابت طولانی‌مدت هستند.
