Aluminiumhydroksid (ATH), som det mest brukte halogenfrie flammehemmende fyllstoffet i epoksyharpiks, gummi, komposittmaterialer og elektroniske tetningsmaterialer, har flere fordeler som flammehemming, røykdempning, fylling, isolasjon og kontrollerbare kostnader. Det er en uunnværlig funksjonell komponent i det globale high-end materialsystemet. I praktiske applikasjoner har umodifisert aluminiumhydroksid imidlertid dårlig kompatibilitet med organiske polymermatriser, svak grensesnittbinding, enkel agglomerering på grunn av høy fylling og betydelig reduserte mekaniske egenskaper til systemet, som har lenge begrenset produktstabilitet og internasjonal markedskonkurranseevne.
Overflatebehandling er kjerneteknologiens vei for å løse de ovennevnte smertepunktene, og det er også det mest effektive middelet for å forbedre spredningsevnen, fuktbarheten, kompatibiliteten, mekanisk styrke, varmebestandigheten og langsiktig pålitelighet av aluminiumhydroksid i polymersystemer som epoksyharpiks.
Overflaten til umodifisert aluminiumhydroksid er rik på hydroksylgrupper (-OH), som viser sterk polaritet og høye overflateenergiegenskaper. Den har naturlige grensesnittbarrierer med organiske matriser med lav polaritet som epoksyharpikser og elastomerer, hovedsakelig manifestert som:
1. Dårlig grensesnittkompatibilitet, enkel agglomerering av fyllstoffer og vanskeligheter med jevn dispersjon;
2. Harpiksen kan ikke fukte overflaten av fyllstoffet fullstendig, og danner hulrom og defekter i grensesnittet;
3. Under ytre kraft er grensesnittavbinding tilbøyelig til å oppstå, noe som fører til sprekker i materialet og sprø brudd;
4. Viskositeten til det høye fyllingssystemet øker kraftig, og prosesseringsflytbarheten forringes betydelig;
5. Strekkfastheten, bøyestyrken og slagfastheten reduseres synkront, noe som ikke kan oppfylle kravene til avanserte applikasjoner.
Disse problemene fører direkte til produkters manglende evne til å bestå internasjonale sertifiseringer som UL, IEC, RoHS, etc., og er også de viktigste årsakene til at vanlig aluminiumhydroksid er vanskelig å komme inn i den globale high-end forsyningskjeden.
Essensen av overflatebehandling av aluminiumhydroksid er grensesnittteknikk, som oppnår tre kjernefunksjoner ved å konstruere et organisk belegg på molekylært nivå på overflaten av uorganiske partikler:
1. Reduser overflateenergi, minimer selvaggregering mellom partikler og forbedre dispersjonsuniformiteten;
2. Polaritetstilpasning endrer hydrofilisiteten til fyllstoffet til oleofilisitet, noe som gjør det svært kompatibelt med den organiske matrisen;
3. Grensesnittbrodannelse, danner kjemiske bindinger mellom fyllstoffer og harpikser for å overføre stress og forbedre mekanisk styrke.
Enkelt sagt, overflatebehandling transformerer aluminiumhydroksid fra "enkel fylling" til "effektiv synergi", og fra "destruktiv ytelse" til "forbedret ytelse".
For tiden high-endaluminiumhydroksidprodukter over hele verden bruker vanligvis spesifikke eller sammensatte overflatebehandlingsmidler. Ulike systemer viser betydelige forskjeller i kompatibilitetsforbedring, mekanisk forbedring og prosesseringsflytbarhet. Følgende er de mest modne og stabile tekniske rutene i bransjen.
Silankoblingsmiddel er den mest effektive og mye brukte behandlingsmetoden for å forbedre kompatibiliteten mellom aluminiumhydroksid og epoksyharpiks, spesielt egnet for avanserte felt som elektronisk forsegling, støpemasser og kobberkledde laminater.
Virkningsmekanisme:
-Den ene enden av silanmolekylet danner en stabil kovalent binding med hydroksylgruppen på ATH-overflaten;
-Den andre enden inneholder funksjonelle grupper som epoksy-, amino- og vinylgrupper, som direkte kan delta i herdingsreaksjonen til epoksyharpiks;
- Dann en sterk 'molekylær bro' ved grensesnittet, noe som i stor grad forbedrer grenseflateadhesjonen.
Forbedringseffekt:
-Forbedre kompatibilitet og spredning med mer enn 50 %;
-Øk strekkstyrken og bøyestyrken med 20% -40%;
- Betydelig forbedring i slagfasthet, uten sprekker eller sprø brudd;
-Under høy fylling er viskositeten lavere og flytbarheten mer stabil.
Titan- og aluminiumesterbehandlingsmidler er egnet for komposittmaterialesystemer som krever høye tilsetningsmengder, lav viskositet og sterk fuktbarhet, og kan forbedre grensesnittssmøreevnen og prosesseringsflytbarheten betydelig.
Virkningsmekanisme:
-Belegg med enkelt molekylært lag reduserer friksjon mellom partikler;
- Langkjedestruktur flettes sammen med harpiksmatrise for å forbedre kompatibiliteten;
- Danner ikke et stivt grensesnitt, balanserer seighet og bearbeidbarhet.
Forbedringseffekt:
- Viskositeten til systemet har redusert betydelig, noe som gjør det mulig å oppnå høyere fyllingsnivåer;
- Jevnt spredt, uten aggregering eller separasjon;
-Materialoverflaten er jevnere, og utseendet og bearbeidbarheten er betydelig optimalisert.
Hyperforgrenet polymerkomposittbehandling har blitt den nye mainstream-teknologien for verdens beste materialer som krever høy flammehemming, høy CTI, høy isolasjon og høy pålitelighet.
Virkningsmekanisme:
-Den multiforgrenede strukturen gir romlig hindring, og forhindrer fullstendig partikkelaggregering;
-Høy funksjonell gruppetetthet, sterkere og mer stabil grensesnittbinding;
-Lav fuktighetsabsorpsjon og lav dielektrikum, egnet for avanserte elektroniske enheter.
Forbedringseffekt:
- Grensesnittet svikter ikke i langsiktige fuktige og varme omgivelser;
- Betydelig forbedring i isolasjonsytelse og spenningsmotstand;
- Oppnå den optimale balansen mellom mekaniske egenskaper og flammehemming.
Overflatebehandling er ikke bare "blanding og omrøring", bare nøyaktig kontroll av prosessforholdene kan maksimere modifikasjonseffekten.
1. Nøyaktig kontroll av mengden tilsatt behandlingsmiddel
Utilstrekkelig behandlingsmiddel → ufullstendig belegg;
Overdreven behandlingsmiddel → utseende av fritt lag ved grensesnittet, reduserer herdestyrke og varmebestandighet.
Optimal tilsetningsmengde: 0,5 % -2,0 % av massen av aluminiumhydroksid.
2. Aktiveringstemperatur og tid
Ulike behandlingsmidler tilsvarer forskjellige aktiveringstemperaturer for å sikre fullstendig dannelse av kjemiske bindinger i stedet for fysisk adsorpsjon.
-Silan koblingsmiddel: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 minutter;
-Titanat/aluminat: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 minutter.
3. Høy jevn spredning
Ved å ta i bruk høyhastighetsblanding, tørrbelegg og dynamiske slipeprosesser for å sikre at hver aluminiumhydroksidpartikkel er jevnt belagt og forhindrer lokal agglomerering.
4. Kontroll av lavt fuktinnhold
Kontroller fuktighetsinnholdet strengt etter prosessering for å unngå problemer som herding, skumdannelse og isolasjonsnedbrytning av epoksyharpiks, i samsvar med internasjonale elektroniske standarder.
Etter profesjonell overflatebehandling,aluminiumhydroksidkan oppnå omfattende ytelsesoppgraderinger ved å legge til epoksyharpiks:
1. Betydelig forbedring i kompatibilitet: ingen delaminering, ingen setninger, ingen agglomerering, høy fylling opprettholder fortsatt jevn stabilitet;
2. Betydelig forbedring av mekaniske egenskaper: omfattende forbedring i strekkstyrke, bøyestyrke og slagfasthet, noe som gjør den mindre utsatt for sprekker;
3. Sterkere grensesnittbinding: høyere ytelsesbevaring etter våt varmealdring og termisk sjokk;
4. Bedre prosesseringsflytbarhet: lavere viskositet, egnet for automatiserte forseglings-, helle- og støpeprosesser;
5. Forbedring av isolasjon og pålitelighet: hulrom i grensesnitt reduseres, spenningsmotstand, CTI-verdi og langsiktig stabilitet oppfyller internasjonale høykvalitetskrav;
6. Høyere flammehemmende effektivitet: Ensartet spredning gjør at ATH gjennomgår mer synkron termisk dekomponering, noe som resulterer i mer stabile flammehemmende og røykdempende effekter.
Overflatebehandlingen av aluminiumhydroksid er kjerneteknologien for å forbedre kompatibiliteten til fyllstoffer, grenseflatebindingsstyrke, mekaniske egenskaper til systemet, prosesseringsflytbarhet og langsiktig pålitelighet. Gjennom vitenskapelige modifikasjoner som silan, titanat og hyperforgrenede polymerer, kan grensesnittbarrieren mellom uorganiske fyllstoffer og organiske matriser løses fundamentalt, noe som gjør høyfylling, høyytelses, halogenfrie og miljøvennlige epoksyharpikssystemer til en realitet.
I dagens stadig mer konkurranseutsatte globale high-end materialmarked er aluminiumhydroksidprodukter med stabile, effektive og standardiserte overflatebehandlingsteknologier ikke bare nøkkelen til formeloppgraderinger, men også en viktig støtte for bedrifter for å åpne opp internasjonale markeder, oppnå kvalitetsgjennombrudd og etablere langsiktig konkurranseevne.
