Aluminiumhydroxide (ATH), als het meest gebruikte halogeenvrije vlamvertragende vulmiddel in epoxyhars, rubber, composietmaterialen en elektronische afdichtingsmaterialen, heeft meerdere voordelen, zoals vlamvertraging, rookonderdrukking, vulling, isolatie en beheersbare kosten. Het is een onmisbaar functioneel onderdeel in het wereldwijde hoogwaardige materiaalsysteem. In praktische toepassingen heeft ongemodificeerd aluminiumhydroxide echter een slechte compatibiliteit met organische polymeermatrices, een zwakke grensvlakbinding, gemakkelijke agglomeratie vanwege de hoge vulling en aanzienlijk verminderde mechanische eigenschappen van het systeem, die de productstabiliteit en het concurrentievermogen op de internationale markt lange tijd hebben beperkt.
Oppervlaktebehandeling is het belangrijkste technologische pad om de bovengenoemde pijnpunten op te lossen, en het is ook de meest effectieve manier om de dispergeerbaarheid, bevochtigbaarheid, compatibiliteit, mechanische sterkte, hittebestendigheid en betrouwbaarheid op lange termijn van aluminiumhydroxide in polymeersystemen zoals epoxyhars te verbeteren.
Het oppervlak van ongemodificeerd aluminiumhydroxide is rijk aan hydroxylgroepen (-OH), met sterke polariteit en hoge oppervlakte-energie-eigenschappen. Het heeft natuurlijke interfacebarrières met organische matrices met lage polariteit, zoals epoxyharsen en elastomeren, die zich voornamelijk manifesteren als:
1. Slechte interface-compatibiliteit, gemakkelijke agglomeratie van vulstoffen en problemen bij uniforme dispersie;
2. De hars kan het oppervlak van het vulmiddel niet volledig bevochtigen, waardoor er holtes en defecten in het grensvlak ontstaan;
3. Onder invloed van buitenaf is het mogelijk dat het grensvlak losraakt, wat leidt tot materiaalscheuren en brosse breuken;
4. De viscositeit van het hoge vulsysteem neemt sterk toe en de stroombaarheid van de verwerking verslechtert aanzienlijk;
5. De treksterkte, buigsterkte en slagvastheid nemen synchroon af, wat niet kan voldoen aan de eisen van hoogwaardige toepassingen.
Deze problemen leiden rechtstreeks tot het onvermogen van producten om te voldoen aan internationale certificeringen zoals UL, IEC, RoHS, enz., en zijn ook de belangrijkste redenen waarom gewoon aluminiumhydroxide moeilijk toegang krijgt tot de mondiale hoogwaardige toeleveringsketen.
De essentie van de oppervlaktebehandeling van aluminiumhydroxide is interface-engineering, die drie kernfuncties bereikt door een organische coatinglaag op moleculair niveau op het oppervlak van anorganische deeltjes te construeren:
1. Verminder de oppervlakte-energie, minimaliseer zelfaggregatie tussen deeltjes en verbeter de dispersie-uniformiteit;
2. Polariteitsmatching verandert de hydrofiliciteit van het vulmiddel in oleofiliciteit, waardoor het zeer compatibel wordt met de organische matrix;
3. Interface-overbrugging, waarbij chemische bindingen worden gevormd tussen vulstoffen en harsen om spanning over te dragen en de mechanische sterkte te verbeteren.
Simpel gezegd transformeert oppervlaktebehandeling aluminiumhydroxide van "eenvoudig vullen" naar "effectieve synergie", en van "destructieve prestaties" naar "verbeterde prestaties".
Momenteel high-endaluminiumhydroxideproducten over de hele wereld gebruiken over het algemeen specifieke of samengestelde oppervlaktebehandelingsmiddelen. Verschillende systemen vertonen significante verschillen in compatibiliteitsverbetering, mechanische verbetering en verwerkingsvloeibaarheid. Hieronder volgen de meest volwassen en stabiele technische routes in de branche.
Silaankoppelingsmiddel is de meest effectieve en meest gebruikte behandelingsmethode om de compatibiliteit tussen aluminiumhydroxide en epoxyhars te verbeteren, vooral geschikt voor hoogwaardige toepassingen zoals elektronische afdichting, gietstukken en met koper beklede laminaten.
Werkingsmechanisme:
-Het ene uiteinde van het silaanmolecuul vormt een stabiele covalente binding met de hydroxylgroep op het ATH-oppervlak;
-Het andere uiteinde bevat functionele groepen zoals epoxy-, amino- en vinylgroepen, die direct kunnen deelnemen aan de uithardingsreactie van epoxyhars;
- Vormt een sterke 'moleculaire brug' op het grensvlak, waardoor de hechting aan het grensvlak aanzienlijk wordt verbeterd.
Verbeteringseffect:
-Verbeter de compatibiliteit en dispergeerbaarheid met meer dan 50%;
-Verhoog de treksterkte en buigsterkte met 20% -40%;
- Aanzienlijke verbetering van de slagvastheid, zonder barsten of brosse breuken;
-Bij hoge vulling is de viscositeit lager en is de vloeibaarheid stabieler.
Behandelingsmiddelen met titanium- en aluminiumesters zijn geschikt voor composietmateriaalsystemen die hoge toevoegingshoeveelheden, lage viscositeit en sterke bevochtigbaarheid vereisen, en kunnen de grensvlaksmering en de vloeibaarheid van de verwerking aanzienlijk verbeteren.
Werkingsmechanisme:
-Enkelvoudige moleculaire laagcoating vermindert wrijving tussen deeltjes;
-Lange ketenstructuur verweven met harsmatrix om de compatibiliteit te verbeteren;
- Vormt geen rigide interface, maar balanceert taaiheid en verwerkbaarheid.
Verbeteringseffect:
-De viscositeit van het systeem is aanzienlijk afgenomen, waardoor hogere vulniveaus kunnen worden bereikt;
-Gelijkmatig verspreid, zonder aggregatie of scheiding;
-Het materiaaloppervlak is gladder en het uiterlijk en de verwerkbaarheid zijn aanzienlijk geoptimaliseerd.
Hypervertakte polymeercomposietbehandeling is de nieuwe mainstream-technologie geworden voor 's werelds beste materialen die een hoge vlamvertraging, hoge CTI, hoge isolatie en hoge betrouwbaarheid vereisen.
Werkingsmechanisme:
-De meervoudig vertakte structuur zorgt voor ruimtelijke hinder, waardoor deeltjesaggregatie volledig wordt voorkomen;
-Hoge functionele groepsdichtheid, sterkere en stabielere interfacebinding;
-Lage vochtopname en laag diëlektricum, geschikt voor hoogwaardige elektronische apparaten.
Verbeteringseffect:
-De interface faalt niet in langdurige vochtige en warme omgevingen;
- Aanzienlijke verbetering van de isolatieprestaties en spanningsweerstand;
-Bereik de optimale balans tussen mechanische eigenschappen en vlamvertraging.
Oppervlaktebehandeling is niet eenvoudigweg "mengen en roeren", alleen een nauwkeurige controle van de procesomstandigheden kan het modificatie-effect maximaliseren.
1. Nauwkeurige controle van de toegevoegde hoeveelheid behandelingsmiddel
Onvoldoende behandelingsmiddel → onvolledige coating;
Overmatig behandelingsmiddel → verschijnen van een vrije laag op het grensvlak, waardoor de uithardingssterkte en hittebestendigheid afnemen.
Optimale toevoegingshoeveelheid: 0,5% -2,0% van de massa aluminiumhydroxide.
2. Activeringstemperatuur en -tijd
Verschillende behandelingsmiddelen komen overeen met verschillende activeringstemperaturen om volledige vorming van chemische bindingen te garanderen in plaats van fysieke adsorptie.
-Silaankoppelingsmiddel: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 minuten;
-Titanaat/aluminaat: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 minuten.
3. Hoge uniforme spreiding
Door gebruik te maken van hogesnelheidsmeng-, droge coating- en dynamische maalprocessen om ervoor te zorgen dat elk aluminiumhydroxidedeeltje gelijkmatig wordt gecoat en lokale agglomeratie wordt voorkomen.
4. Controle van een laag vochtgehalte
Houd het vochtgehalte na verwerking strikt in de gaten om problemen zoals uitharding, schuimvorming en aantasting van de isolatie van epoxyhars te voorkomen, in overeenstemming met internationale normen voor elektronische kwaliteit.
Na professionele oppervlaktebehandeling,aluminiumhydroxidekan uitgebreide prestatie-upgrades bereiken door epoxyhars toe te voegen:
1. Aanzienlijke verbetering van de compatibiliteit: geen delaminatie, geen zetting, geen agglomeratie, hoge vulling handhaaft nog steeds een uniforme stabiliteit;
2. Aanzienlijke verbetering van de mechanische eigenschappen: uitgebreide verbetering van de treksterkte, buigsterkte en slagvastheid, waardoor het minder vatbaar wordt voor scheuren;
3. Sterkere interfacehechting: beter prestatiebehoud na veroudering door natte hitte en thermische schokken;
4. Betere verwerkingsvloeibaarheid: lagere viscositeit, geschikt voor geautomatiseerde afdichtings-, giet- en vormprocessen;
5. Verbetering van isolatie en betrouwbaarheid: lege ruimtes in de interface worden verminderd, spanningsweerstand, CTI-waarde en stabiliteit op lange termijn voldoen aan internationale high-end-eisen;
6. Hogere vlamvertragende efficiëntie: uniforme dispersie zorgt ervoor dat ATH een meer synchrone thermische ontleding ondergaat, wat resulteert in stabielere vlamvertragende en rookonderdrukkende effecten.
De oppervlaktebehandeling van aluminiumhydroxide is de kerntechnologie voor het verbeteren van de compatibiliteit van vulstoffen, de grensvlakhechtsterkte, de mechanische eigenschappen van het systeem, de vloeibaarheid van de verwerking en de betrouwbaarheid op lange termijn. Door wetenschappelijke modificaties zoals silaan, titanaat en hypervertakte polymeren kan de grenslaag tussen anorganische vulstoffen en organische matrices fundamenteel worden opgelost, waardoor hoogvullende, hoogwaardige, halogeenvrije en milieuvriendelijke epoxyharssystemen een realiteit worden.
In de huidige steeds competitiever wordende mondiale markt voor hoogwaardige materialen zijn aluminiumhydroxideproducten met stabiele, efficiënte en gestandaardiseerde oppervlaktebehandelingstechnologieën niet alleen de sleutel tot formule-upgrades, maar ook een belangrijke ondersteuning voor bedrijven om internationale markten te openen, kwaliteitsdoorbraken te bereiken en concurrentievermogen op de lange termijn te vestigen.
