في مجال المواد المركبة البوليمرية يتم تطبيقهيدروكسيد الألومنيوم (ATH)باعتباره حشوًا مثبطًا للهب خاليًا من الهالوجين يعد أمرًا بالغ الأهمية. ومع ذلك، فإن ضعف التوافق والميل إلى التجميع بين ATH ومصفوفة الراتنج قد أدى إلى تقييد أدائها الكامل لفترة طويلة. غالبًا ما يؤدي الخلط الجاف التقليدي إلى تشتت غير متساوٍ وتشكيل نقاط ضعف في الضغط. يوفر إدخال تقنية الطحن الرطب حلاً علميًا وفعالاً لهذه المشكلة.
الطحن الرطب ليس عملية بسيطة لتقليل حجم الجسيمات، ولكنه هندسة تعاونية تحقق تحسين الجسيمات وتعديل السطح وتنشيط الواجهة في وقت واحد في وسط سائل.
يطبق الطحن الرطب قوى التأثير والقص والاحتكاك عالية التردد على الملاط من خلال خرزات الطحن (مثل الزركونيا) في بيئة الطور السائل حيث توجد أدوات الطحن المساعدة (مثل المشتتات). يمكن لهذه القوة إزالة بلمرة الركام الصلب من ATH بشكل فعال وتتسبب في كسر الجزيئات البلورية الأصلية.
· تقليل حجم الجسيمات: تثبيت حجم الجسيمات D50 والتحكم فيه حتى مستوى الميكرون الفرعي أو حتى مستوى النانومتر. وفقًا لنظرية التسلل الكلاسيكية لدي جين، فإن أحجام الجسيمات الأصغر تقلل من الضغط الشعري (ΔP ∝ γ/r، حيث γ هو التوتر السطحي وr هو نصف قطر المسام) اللازمة للتغلب على المسام الدقيقة والعيوب الموجودة على سطح الجزيئات المملوءة بالذوبان الراتنجي، وبالتالي تعزيز التسلل الدقيق.
توفر بيئة الطور السائل للطحن الرطب موقعًا مثاليًا للتفاعل لتعديل السطح "عبر الإنترنت". أثناء أو بعد عملية الطحن، يمكن إضافة معدلات السطح (مثل عوامل اقتران السيلان، وعوامل اقتران تيتانات، والأحماض الدهنية، وما إلى ذلك) في وقت واحد.
· تفاعل التطعيم في الموقع: بأخذ عوامل اقتران السيلان (مثل KH-550، KH-560) كمثال، يتم تحلل مجموعات الألكوكسي الخاصة بها إلى سيلانول تحت تحفيز الماء، ثم تخضع لتفاعل التكثيف مع مجموعات الهيدروكسيل على سطح ATH لتكوين روابط تساهمية Si-O-Al قوية. تمتد سلاسلها العضوية الطويلة (مثل مجموعات الأمينو والإيبوكسي) نحو مصفوفة الراتنج ويمكن أن تشارك في تفاعل المعالجة للراتنج أو تشكل تشابكًا فيزيائيًا.
· تحسين أساسي في الطاقة البينية: يتغير سطح ATH المعدل من محب للماء إلى محب للزيت (كاره للماء)، وتكون الطاقة الحرة السطحية (γ _ s) أقرب إلى الطاقة الحرة السطحية (γ _ l) للراتنج. وفقًا لمعادلة يونج للترطيب (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ)، يشير الانخفاض في زاوية التلامس θ والزيادة في cos θ إلى تحسن أساسي في قدرة الراتنج على الترطيب (الانتشار) تجاه الجزيئات. الانخفاض الكبير في التوتر السطحي (γ _stl) هو القوة الدافعة الديناميكية الحرارية المباشرة لتحسين قابلية التبلل.
تحافظ المشتتات (مثل الشوارد المتعددة الإلكتروليتات والمواد الخافضة للتوتر السطحي البوليمرية) الموجودة في ملاط الطحن الرطب على استقرار التشتت على المدى الطويلأثالجسيمات في الطور السائل من خلال آلية مزدوجة للتنافر الكهروستاتيكي والعائق الاستاتيكي. تضع هذه الحالة المستقرة الأساس للتشتت المسبق في الخلط اللاحق مع الراتنجات.
· الاستقرار الكهروستاتيكي (نظرية DLVO): تمتز المشتتات الأيونية على سطح الجزيئات، وتشكل طبقة مزدوجة. عندما تقترب الجسيمات، فإنها تتشتت بسبب التنافر الكهروستاتيكي.
· استقرار العائق الفراغي: تشكل السلاسل الطويلة من مشتتات البوليمر طبقة امتزاز على سطح الجزيئات. عندما تقترب الجسيمات، تسبب طبقات الامتزاز المتداخلة انخفاضًا في الإنتروبيا التوافقية لسلاسل البوليمر وزيادة في الضغط الأسموزي، مما يؤدي إلى قوة تنافر قوية.
يمكن الحفاظ على هذا الهيكل المستقر المشتت مسبقًا إلى الحد الأقصى أثناء عملية الخلط أو التجفيف أو المعالجة لملاط ATH والراتنج، مما يحقق "الانتقال المثالي" إلى مصفوفة الراتنج.
أث الذي تتم معالجته من خلال تقنية الطحن الرطب يحقق تكاملًا عميقًا من الكلي إلى الجزئي، ومن الفيزياء إلى الكيمياء في الراتنج، وهو ما ينعكس في النهاية في التحسين الشامل لخصائص المواد المركبة:
· توحيد التشتت الممتاز: تحت المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، يمكن ملاحظة جزيئات ATH موزعة بشكل موحد في الطور المستمر للراتنج على مقياس النانومتر/دون الميكرون، بدون مجاميع مرئية.
· ترابط واجهة أقوى: تشكل الواجهة المعدلة "طبقة مرنة" أو رابطة كيميائية فعالة، مما يسمح بنقل الضغط بشكل فعال وتحسين القوة الميكانيكية (الشد وقوة التأثير) ومتانة المادة بشكل ملحوظ.
· كفاءة مثبطات اللهب المستقرة والخصائص الفيزيائية: يضمن التشتت الموحد تأثير الحاجز التآزري والفعال والمستقر لمكونات مثبطات اللهب في الحريق، مع تجنب تدهور الأداء المحلي الناتج عن تكتل الحشو.
· تحسين ريولوجيا المعالجة: يمكن أن يؤدي ترطيب الجسيمات الجيد، وتقليل التكتل، إلى تقليل لزوجة ذوبان المواد المركبة بشكل كبير، وزيادة كمية الحشو وقابلية المعالجة.
تكنولوجيا الطحن الرطب تتغلب بشكل منهجي على مشكلة التسلل والتشتتهيدروكسيد الألومنيومفي مصفوفة الراتنج من خلال التأثير التآزري الثلاثي للسحق الفيزيائي والتعديل الكيميائي وتثبيت التشتت. إنه يقلل من الطاقة البينية ديناميكيًا حراريًا ويوفر قوة دافعة مشتتة وآلية استقرار حركيًا، وبالتالي تحقيق ترابط حميم بين الحشو والمصفوفة على مقياس النانو. هذا ليس ابتكارًا تكنولوجيًا فحسب، بل هو أيضًا تطبيق متعمق لنظرية علوم الغرويات والواجهات، مما يوفر مسارًا تكنولوجيًا رئيسيًا لتطوير الجيل القادم من مواد البوليمر المركبة عالية الأداء وعالية التعبئة والوظيفية.
