Di bidang material komposit polimer, penerapanaluminium hidroksida (ATH)sebagai pengisi tahan api bebas halogen yang efisien sangatlah penting. Namun, kompatibilitas yang buruk dan kecenderungan agregat antara ATH dan matriks resin telah lama membatasi kinerja penuhnya. Pencampuran kering tradisional sering kali menyebabkan dispersi tidak merata dan terbentuknya titik lemah tegangan. Pengenalan teknologi penggilingan basah memberikan solusi ilmiah dan efisien untuk masalah ini.
Penggilingan basah bukanlah proses sederhana untuk mengurangi ukuran partikel, namun merupakan rekayasa kolaboratif yang mencapai penghalusan partikel, modifikasi permukaan, dan aktivasi antarmuka secara bersamaan dalam media cair.
Penggilingan basah menerapkan gaya tumbukan, geser, dan gesekan frekuensi tinggi pada bubur melalui manik-manik penggilingan (seperti zirkonia) dalam lingkungan fase cair di mana terdapat alat bantu penggilingan (seperti dispersan). Gaya ini dapat secara efektif mendepolimerisasi agregat keras ATH dan menyebabkan pecahnya partikel kristal asli.
·Pengurangan ukuran partikel: Menstabilkan dan mengontrol ukuran partikel D50 ke tingkat sub mikron atau bahkan nanometer. Menurut teori infiltrasi klasik de Gennes, ukuran partikel yang lebih kecil mengurangi tekanan kapiler (Δ P ∝ γ/r, dengan γ adalah tegangan permukaan dan r adalah jari-jari pori) yang diperlukan untuk mengatasi pori-pori mikro dan cacat pada permukaan partikel berisi lelehan resin, sehingga mendorong infiltrasi mikro.
Lingkungan fase cair pada penggilingan basah menyediakan tempat reaksi yang ideal untuk modifikasi permukaan "online". Selama atau setelah proses penggilingan, pengubah permukaan (seperti bahan penggandeng silan, bahan penggandeng titanat, asam lemak, dll.) dapat ditambahkan secara bersamaan.
·Reaksi pencangkokan in situ: Mengambil bahan penggandeng silan (seperti KH-550, KH-560) sebagai contoh, gugus alkoksinya dihidrolisis menjadi silanol dengan katalisis air, dan kemudian mengalami reaksi kondensasi dengan gugus hidroksil pada permukaan ATH untuk membentuk ikatan kovalen Si-O-Al yang kuat. Rantai panjang organiknya (seperti gugus amino dan epoksi) meluas ke arah matriks resin dan dapat berpartisipasi dalam reaksi pengawetan resin atau membentuk belitan fisik.
·Peningkatan mendasar dalam energi antarmuka: Permukaan ATH yang dimodifikasi berubah dari hidrofilik menjadi oleofilik (hidrofobik), dan energi bebas permukaannya (γ _ s) mendekati energi bebas permukaan (γ _ l) resin. Menurut persamaan pembasahan Young (γ - sv=γ - sl+γ - lv cos θ), penurunan sudut kontak θ dan peningkatan cos θ menunjukkan peningkatan mendasar dalam kemampuan pembasahan resin (menyebar) menuju partikel. Penurunan tegangan antar muka (γ _stl) yang signifikan merupakan kekuatan pendorong termodinamika langsung untuk peningkatan keterbasahan.
Dispersan (seperti polielektrolit dan surfaktan polimer) dalam bubur penggilingan basah menjaga stabilitas dispersi jangka panjangATHpartikel dalam fase cair melalui mekanisme ganda tolakan elektrostatik dan hambatan sterik. Keadaan stabil ini meletakkan dasar untuk pra-dispersi dalam pencampuran selanjutnya dengan resin.
·Stabilitas elektrostatis (teori DLVO): Dispersan ionik teradsorpsi ke permukaan partikel, membentuk lapisan ganda. Ketika partikel mendekat, mereka menyebar karena tolakan elektrostatik.
·Stabilitas hambatan sterik: Rantai panjang dispersan polimer membentuk lapisan adsorpsi pada permukaan partikel. Ketika partikel mendekat, lapisan adsorpsi yang tumpang tindih menyebabkan penurunan entropi konformasi rantai polimer dan peningkatan tekanan osmotik, sehingga menghasilkan gaya tolak yang kuat.
Struktur stabil pra-dispersi ini dapat dipertahankan secara maksimal selama proses pencampuran, pengeringan, atau pengawetan bubur dan resin ATH, sehingga mencapai "transfer sempurna" ke dalam matriks resin.
ATH yang diproses melalui teknologi penggilingan basah mencapai integrasi mendalam dari makro ke mikro, dan dari fisika ke kimia dalam resin, yang pada akhirnya tercermin dalam peningkatan komprehensif sifat material komposit:
·Keseragaman dispersi yang sangat baik: Di bawah pemindaian mikroskop elektron (SEM), partikel ATH dapat diamati terdistribusi secara merata dalam fase kontinu resin pada skala nanometer/submikron, tanpa agregat yang terlihat.
·Ikatan antarmuka yang lebih kuat: Antarmuka yang dimodifikasi membentuk "lapisan fleksibel" atau ikatan kimia yang efektif, memungkinkan tegangan ditransmisikan secara efektif dan secara signifikan meningkatkan kekuatan mekanik (kekuatan tarik, kekuatan benturan) dan daya tahan material.
·Efisiensi dan sifat fisik tahan api yang stabil: Dispersi yang seragam memastikan efek penghalang yang sinergis, efisien, dan stabil dari komponen tahan api dalam kebakaran, sekaligus menghindari penurunan kinerja lokal yang disebabkan oleh aglomerasi pengisi.
·Peningkatan reologi pemrosesan: Pembasahan partikel yang baik, aglomerasi yang lebih sedikit, dapat secara signifikan mengurangi viskositas lelehan material komposit, meningkatkan jumlah pengisian dan kemampuan mengalir pemrosesan.
Teknologi penggilingan basah secara sistematis mengatasi masalah infiltrasi dan dispersialuminium hidroksidadalam matriks resin melalui tiga efek sinergis yaitu penghancuran fisik, modifikasi kimia, dan stabilisasi dispersi. Ini mengurangi energi antarmuka secara termodinamika dan memberikan gaya penggerak yang tersebar dan mekanisme stabilitas secara kinetik, sehingga mencapai ikatan yang erat antara pengisi dan matriks pada skala nano. Ini bukan hanya inovasi teknologi, tetapi juga penerapan mendalam teori ilmu koloid dan antarmuka, yang menyediakan jalur teknologi utama untuk pengembangan material komposit polimer berkinerja tinggi, pengisian tinggi, dan fungsional generasi berikutnya.
