Hydroxyde d'aluminium (ATH)est la charge ignifuge écologique la plus largement utilisée dans les matériaux polymères, et ses performances de traitement affectent directement l'efficacité de la préparation et les performances finales des matériaux composites. Cet article analyse systématiquement les différences entre l'ATH ordinaire et l'ATH à faible viscosité en termes de propriétés de surface, de comportement rhéologique, de mécanisme de dispersion et d'adaptabilité du traitement du point de vue de la science des matériaux, fournissant une base théorique pour la sélection dans les applications industrielles.
L'ATH ordinaire est généralement produit à l'aide du procédé Bayer, avec une large distribution granulométrique (1 à 25 μm), une énergie de surface élevée (environ 70 à 100 mJ/m²) et des caractéristiques de polarité évidentes. Sa structure cristalline est principalement composée d'α-Al(OH)₃ et la densité d'hydroxyle en surface peut atteindre 4 à 8 OH/nm². Ces sites actifs ont tendance à former des réseaux de liaisons hydrogène, conduisant à des interactions intermoléculaires améliorées.
L'ATH à faible viscosité est préparé par modification de surface ou processus de cristallisation spéciaux, et l'énergie de surface peut être réduite à 30-50 mJ/m². Les technologies clés comprennent :
·Revêtement de surface silane/acide gras organique (le taux de couverture peut atteindre plus de 85 %)
·Contrôle de la croissance des cristaux pour former une forme plus régulière
·Estérification partielle des groupes hydroxyles de surface (taux de modification généralement> 60 %)
À des taux de cisaillement élevés (1 000 s ⁻¹), la viscosité à l'état fondu du système de remplissage ATH à faible viscosité (quantité de remplissage de 60 %) peut être réduite de 40 à 60 % par rapport à l'ATH ordinaire. Cette différence vient de :
·Le coefficient de frottement entre les particules diminue (de 0,35 à 0,15-0,20)
·Combinaison des différences de teneur en eau (ATH à faible viscosité généralement <0,2%)
Le système de suspension ATH ordinaire présente une limite d'élasticité significative (généralement > 50 Pa), tandis que l'ATH modifié à faible viscosité peut réduire la limite d'élasticité à moins de 10 Pa, ce qui améliore considérablement les performances d'initiation de l'écoulement au début de la phase de traitement.
La dispersion de l'ordinaireATHdans le polymère fondu suit le modèle de dissociation, de fragmentation et d'agglomération, nécessitant une contrainte de cisaillement élevée (> 10⁵Pa) pour obtenir une dispersion efficace. Des expériences ont montré que l'énergie requise pour une dispersion complète est 2 à 3 fois supérieure à celle de l'ATH à faible viscosité.
L'ATH à faible viscosité réduit l'énergie de surface, raccourcit le temps d'infiltration de 60 à 70 % et le processus de dispersion est plus conforme au mécanisme de glissement interfacial. Dans les mêmes conditions de cisaillement, le temps nécessaire pour atteindre le même niveau de dispersion est réduit de plus de 40 %.
Au cours du processus d'extrusion à double vis, le système de remplissage ATH à faible viscosité présente :
·Pression de tête réduite de 25 à 35 %
·Réduire le couple de 20 à 30 %
·La quantité de remplissage maximale peut être augmentée de 15 à 20 points de pourcentage
L'ATH à faible viscosité présente des avantages significatifs dans l'étape de remplissage rapide :
·Augmenter la longueur du débit de 30 à 50 %
·Augmenter la résistance de la ligne de soudure de 20 à 25 %
·Anisotropie réduite du produit (différence de taux de retrait diminuée de 1,2% à 0,4%)
Dans les systèmes à base de solvants, l'ATH à faible viscosité peut préparer des boues avec une teneur en solides plus élevée (jusqu'à 75 à 80 %) tout en conservant une viscosité de construction appropriée.
Il convient de noter que l'optimisation des performances de traitement peut entraîner d'autres changements de performances :
Performance ignifuge : l'ATH à faible viscosité peut retarder la température d'apparition de la décomposition de l'ATH en raison de la présence d'un revêtement de surface (généralement augmenté de 10 à 20 ℃), mais l'impact peut être minimisé en optimisant le taux de revêtement (il est recommandé de le contrôler à 5-8 %).
Propriétés mécaniques : La diminution modérée de la force de liaison interfaciale peut être compensée par la combinaison d'agents de couplage. Des études ont montré que l'utilisation d'agents de couplage mixtes (silane+titanate) peut restaurer la résistance à la traction à plus de 95 % de celle des systèmes ATH ordinaires.
Faible viscositéATHa obtenu une amélioration significative des performances de traitement grâce à l'ingénierie de surface, en particulier en réduisant la viscosité et en améliorant l'efficacité de la dispersion à des taux de cisaillement élevés. La sélection de l'ATH doit être systématiquement évaluée en fonction des conditions de traitement spécifiques, des exigences de remplissage et des exigences de performances finales. Pour les scénarios d'application qui recherchent un traitement efficace et un remplissage élevé, les avantages techniques de l'ATH à faible viscosité sont évidents ; Dans les applications conventionnelles, l’ATH ordinaire présente toujours des avantages en termes de rentabilité. Les recherches futures devraient se concentrer sur la conception de surfaces multifonctionnelles afin d'obtenir un meilleur équilibre entre les performances de traitement et les performances finales.
