Dalam bidang bahan komposit polimer, penggunaanaluminium hidroksida (ATH)sebagai pengisi kalis api bebas halogen yang cekap adalah penting. Walau bagaimanapun, keserasian yang lemah dan kecenderungan untuk mengagregat antara ATH dan matriks resin telah lama mengekang prestasi penuh mereka. Pencampuran kering tradisional selalunya membawa kepada penyebaran yang tidak sekata dan pembentukan titik lemah tegasan. Pengenalan teknologi pengisaran basah menyediakan penyelesaian saintifik dan cekap untuk masalah ini.
Pengisaran basah bukanlah proses mudah untuk mengurangkan saiz zarah, tetapi kejuruteraan kolaboratif yang mencapai penghalusan zarah, pengubahsuaian permukaan dan pengaktifan antara muka secara serentak dalam medium cecair.
Pengisaran basah menggunakan hentaman frekuensi tinggi, ricih dan daya geseran pada buburan melalui manik pengisar (seperti zirkonia) dalam persekitaran fasa cecair di mana alat pengisar (seperti dispersan) hadir. Daya ini boleh menyahpolimerkan agregat keras ATH dengan berkesan dan menyebabkan zarah kristal asal pecah.
·Pengurangan saiz zarah: Menstabilkan dan mengawal saiz zarah D50 ke tahap sub mikron atau bahkan nanometer. Menurut teori penyusupan de Gennes klasik, saiz zarah yang lebih kecil mengurangkan tekanan kapilari (Δ P ∝ γ/r, di mana γ ialah tegangan permukaan dan r ialah jejari liang) yang diperlukan untuk mengatasi liang mikro dan kecacatan pada permukaan zarah yang diisi cair resin, dengan itu menggalakkan penyusupan mikro.
Persekitaran fasa cecair pengisaran basah menyediakan tapak tindak balas yang ideal untuk pengubahsuaian permukaan "dalam talian". Semasa atau selepas proses pengisaran, pengubahsuai permukaan (seperti ejen gandingan silane, agen gandingan titanat, asid lemak, dll.) boleh ditambah secara serentak.
·Tindak balas cantuman in situ: Mengambil agen gandingan silane (seperti KH-550, KH-560) sebagai contoh, kumpulan alkoksinya dihidrolisiskan menjadi silanol di bawah pemangkinan air, dan kemudian menjalani tindak balas pemeluwapan dengan kumpulan hidroksil pada permukaan ATH untuk membentuk ikatan kovalen Si-O-Al yang kuat. Rantai panjang organiknya (seperti kumpulan amino dan epoksi) memanjang ke arah matriks resin dan boleh mengambil bahagian dalam tindak balas pengawetan resin atau membentuk jalinan fizikal.
·Peningkatan asas dalam tenaga antara muka: Permukaan ATH yang diubah suai berubah daripada hidrofilik kepada oleofilik (hidrofobik), dan tenaga bebas permukaannya (γ _ s) lebih hampir kepada tenaga bebas permukaan (γ _ l) resin. Menurut persamaan pembasahan Young (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ), penurunan sudut sentuhan θ dan peningkatan cos θ menunjukkan peningkatan asas dalam keupayaan membasahkan resin (merebak) ke arah zarah. Penurunan ketara dalam ketegangan antara muka (γ _stl) adalah daya penggerak termodinamik langsung untuk peningkatan kebolehbasahan.
Penyebar (seperti polielektrolit dan surfaktan polimer) dalam buburan pengisar basah mengekalkan kestabilan serakan jangka panjangATHzarah dalam fasa cecair melalui mekanisme dwi tolakan elektrostatik dan halangan sterik. Keadaan stabil ini meletakkan asas untuk pra serakan dalam pencampuran seterusnya dengan resin.
·Kestabilan elektrostatik (teori DLVO): Penyebar ionik menjerap ke permukaan zarah, membentuk lapisan berganda. Apabila zarah menghampiri, ia tersebar kerana tolakan elektrostatik.
·Kestabilan halangan sterik: Rantaian panjang penyerap polimer membentuk lapisan penjerapan pada permukaan zarah. Apabila zarah menghampiri, lapisan penjerapan yang bertindih menyebabkan penurunan dalam entropi konformasi rantai polimer dan peningkatan tekanan osmotik, mengakibatkan daya tolakan yang kuat.
Struktur stabil pra tersebar ini boleh dikekalkan secara maksimum semasa proses pencampuran, pengeringan atau pengawetan buburan dan resin ATH, mencapai "pemindahan sempurna" ke dalam matriks resin.
ATH yang diproses melalui teknologi pengisaran basah mencapai integrasi mendalam daripada makro kepada mikro, dan daripada fizik kepada kimia dalam resin, akhirnya dicerminkan dalam penambahbaikan menyeluruh sifat bahan komposit:
·Keseragaman serakan yang sangat baik: Di bawah mikroskopi elektron pengimbasan (SEM), zarah ATH boleh diperhatikan secara seragam dalam fasa berterusan resin pada skala nanometer/submikron, tanpa agregat yang boleh dilihat.
·Ikatan antara muka yang lebih kukuh: Antara muka yang diubah suai membentuk "lapisan fleksibel" atau ikatan kimia yang berkesan, membolehkan tekanan dihantar dengan berkesan dan meningkatkan kekuatan mekanikal (tegangan, kekuatan hentaman) dan ketahanan bahan dengan ketara.
·Kecekapan kalis api dan sifat fizikal yang stabil: Penyerakan seragam memastikan kesan penghalang yang sinergistik, cekap dan stabil komponen kalis api dalam kebakaran, sambil mengelakkan kemerosotan prestasi tempatan yang disebabkan oleh penggumpalan pengisi.
·Reologi pemprosesan yang lebih baik: Pembasahan zarah yang baik, kurang penggumpalan, boleh mengurangkan kelikatan bahan komposit cair dengan ketara, meningkatkan jumlah pengisian dan kebolehlilir pemprosesan.
Teknologi pengisaran basah secara sistematik mengatasi masalah penyusupan dan penyebaranaluminium hidroksidadalam matriks resin melalui kesan sinergistik tiga kali ganda penghancuran fizikal, pengubahsuaian kimia, dan penstabilan serakan. Ia mengurangkan tenaga antara muka secara termodinamik dan menyediakan daya penggerak yang tersebar dan mekanisme kestabilan secara kinetik, dengan itu mencapai ikatan intim antara pengisi dan matriks pada skala nano. Ini bukan sahaja inovasi teknologi, tetapi juga aplikasi mendalam bagi teori sains koloid dan antara muka, menyediakan laluan teknologi utama untuk pembangunan generasi seterusnya bagi bahan komposit polimer berprestasi tinggi, pengisian tinggi dan berfungsi.
