Полимерлі композициялық материалдар саласында, қолдануалюминий гидроксиді (ATH)тиімді галогенсіз отқа төзімді толтырғыш ретінде өте маңызды. Дегенмен, ATH мен шайыр матрицасы арасындағы нашар үйлесімділік пен біріктіру үрдісі олардың толық өнімділігін ұзақ уақыт шектеді. Дәстүрлі құрғақ араластыру көбінесе біркелкі емес дисперсияға және кернеудің әлсіз нүктелерінің пайда болуына әкеледі. Ылғалды ұнтақтау технологиясын енгізу бұл мәселені ғылыми және тиімді шешуді қамтамасыз етеді.
Ылғалды ұнтақтау - бұл бөлшектердің өлшемін азайтудың қарапайым процесі емес, сұйық ортада бөлшектерді тазартуға, бетті өзгертуге және интерфейсті белсендіруге бір уақытта қол жеткізетін бірлескен инженерия.
Ылғалды ұнтақтау ұнтақтау құралдары (дисперсанттар сияқты) бар сұйық фазалық ортада ұнтақтау түйіршіктері (циркония сияқты) арқылы суспензияға жоғары жиілікті соққы, ығысу және үйкеліс күштерін қолданады. Бұл күш ATH қатты агрегаттарын тиімді деполимеризациялай алады және бастапқы кристалдық бөлшектердің сынуына себеп болады.
· Бөлшектердің өлшемін азайту: D50 бөлшектерінің өлшемін микроннан кіші немесе тіпті нанометр деңгейіне дейін тұрақтандырыңыз және басқарыңыз. Де Геннестің классикалық инфильтрация теориясына сәйкес бөлшектердің кішірек өлшемдері шайыр балқымасымен толтырылған бөлшектердің бетіндегі микро кеуектер мен ақауларды жеңу үшін қажет капиллярлық қысымды (Δ P ∝ γ/r, мұнда γ - беттік керілу және r - кеуектер радиусы) төмендетеді, осылайша микро инфильтрацияға ықпал етеді.
Ылғалды ұнтақтаудың сұйық фазалық ортасы бетті «онлайн» түрлендіру үшін тамаша реакция алаңын қамтамасыз етеді. Ұнтақтау процесі кезінде немесе одан кейін беттік модификаторларды (мысалы, силанды біріктіру агенттері, титанатты біріктіру агенттері, май қышқылдары және т.б.) бір уақытта қосуға болады.
· In situ егу реакциясы: Мысал ретінде силанды байланыстыратын агенттерді (мысалы, KH-550, KH-560) алсақ, олардың алкоксиді топтары су катализінде силанолға гидролизденеді, содан кейін күшті Si-O-Al коваленттік байланыстарын қалыптастыру үшін ATH бетіндегі гидроксил топтарымен конденсация реакциясынан өтеді. Оның органикалық ұзын тізбектері (мысалы, амин және эпоксидті топтар) шайыр матрицасына қарай созылады және шайырдың қатаю реакциясына қатыса алады немесе физикалық түйіспелерді түзе алады.
·Фабзааралық энергияның түбегейлі жақсаруы: модификацияланған ATH беті гидрофильден олеофильдіге (гидрофобты) өзгереді, ал оның беттік бос энергиясы (γ _ s) шайырдың беттік бос энергиясына (γ _ l) жақындайды. Янгтың сулану теңдеуіне сәйкес (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ) жанасу бұрышының θ төмендеуі және cos θ жоғарылауы шайырдың бөлшектерге қарай сулану (таралу) қабілетінің түбегейлі жақсарғанын көрсетеді. Фазааралық кернеудің айтарлықтай төмендеуі (γ _stl) ылғалдануды жақсарту үшін тікелей термодинамикалық қозғаушы күш болып табылады.
Ылғал ұнтақтауға арналған суспензиялардағы дисперсенттер (мысалы, полиэлектролиттер және полимерлі беттік белсенді заттар) ұзақ мерзімді дисперсия тұрақтылығын сақтайды.ATHсұйық фазадағы бөлшектер электростатикалық серпіліс пен стерикалық кедергінің қос механизмі арқылы. Бұл тұрақты күй шайырлармен кейінгі араластыру кезінде алдын ала дисперсияға негіз қалайды.
·Электростатикалық тұрақтылық (DLVO теориясы): Иондық дисперсенттер бөлшектердің бетіне адсорбцияланып, қос қабат түзеді. Бөлшектер жақындаған кезде электростатикалық серпіліс әсерінен таралады.
· Стерикалық кедергінің тұрақтылығы: Полимерлі дисперстердің ұзын тізбектері бөлшектердің бетінде адсорбциялық қабат түзеді. Бөлшектер жақындаған кезде қабаттасатын адсорбциялық қабаттар полимер тізбектерінің конформациялық энтропиясының төмендеуін және осмостық қысымның жоғарылауын тудырады, нәтижесінде күшті итеруші күш пайда болады.
Бұл алдын ала дисперсті тұрақты құрылымды ATH суспензиясы мен шайырды араластыру, кептіру немесе емдеу процесінде максималды түрде сақтауға болады, бұл шайыр матрицасына «тамаша тасымалдауға» қол жеткізеді.
Ылғалды ұнтақтау технологиясы арқылы өңделген ATH шайырдағы макродан микроға және физикадан химияға терең интеграцияға қол жеткізеді, сайып келгенде композиттік материалдың қасиеттерін жан-жақты жақсартуда көрінеді:
·Тамаша дисперсиялық біркелкілігі: сканерлеуші электрондық микроскопия (SEM) астында ATH бөлшектерін нанометрлік/субмикрондық масштабта шайырдың үздіксіз фазасында көрінетін агрегаттарсыз біркелкі бөлінгенін байқауға болады.
· Интерфейстің күшті байланысы: модификацияланған интерфейс кернеуді тиімді өткізуге мүмкіндік беретін және материалдың механикалық беріктігін (созылу, соққыға төзімділік) және беріктігін айтарлықтай жақсартуға мүмкіндік беретін тиімді «икемді қабат» немесе химиялық байланысты құрайды.
· Тұрақты отқа төзімді тиімділігі және физикалық қасиеттері: Біркелкі дисперсия отқа төзімді компоненттердің синергетикалық, тиімді және тұрақты тосқауыл әсерін қамтамасыз етеді, сонымен бірге толтырғыштың агломерациясынан туындаған жергілікті өнімділіктің төмендеуін болдырмайды.
· Жақсартылған өңдеу реологиясы: бөлшектердің жақсы ылғалдануы, аз агломерация, композиттік материал балқымасының тұтқырлығын айтарлықтай төмендетеді, толтыру мөлшерін және өңдеудің ағындылығын арттырады.
Ылғалды ұнтақтау технологиясы инфильтрация және дисперсия мәселесін жүйелі түрде жеңедіалюминий гидроксидішайыр матрицасында физикалық ұсақтау, химиялық модификация және дисперсияны тұрақтандырудың үш есе синергетикалық әсері арқылы. Ол термодинамикалық түрде фазааралық энергияны азайтады және дисперсті қозғаушы күш пен тұрақтылық механизмін кинетикалық түрде қамтамасыз етеді, осылайша наноөлшемде толтырғыш пен матрица арасындағы тығыз байланысқа қол жеткізеді. Бұл тек технологиялық инновация ғана емес, сонымен қатар коллоидтық және интерфейстік ғылым теориясын тереңдетіп қолдану, өнімділігі жоғары, толтырылуы жоғары және функционалды полимерлі композиттік материалдардың келесі буынын дамытудың негізгі технологиялық жолын қамтамасыз етеді.
