Aluminium hidroksida (ATH), sebagai pengisi tahan api bebas halogen yang paling banyak digunakan dalam resin epoksi, karet, material komposit, dan bahan penyegel elektronik, memiliki banyak keunggulan seperti penghambat api, peredam asap, pengisian, insulasi, dan biaya yang terkendali. Ini adalah komponen fungsional yang sangat diperlukan dalam sistem material kelas atas global. Namun, dalam aplikasi praktis, aluminium hidroksida yang tidak dimodifikasi memiliki kompatibilitas yang buruk dengan matriks polimer organik, ikatan antar muka yang lemah, mudah aglomerasi karena pengisian yang tinggi, dan secara signifikan mengurangi sifat mekanik sistem, yang telah lama membatasi stabilitas produk dan daya saing pasar internasional.
Perawatan permukaan adalah jalur teknologi inti untuk mengatasi permasalahan di atas, dan juga merupakan cara paling efektif untuk meningkatkan dispersibilitas, keterbasahan, kompatibilitas, kekuatan mekanik, ketahanan panas, dan keandalan jangka panjang aluminium hidroksida dalam sistem polimer seperti resin epoksi.
Permukaan aluminium hidroksida yang tidak dimodifikasi kaya akan gugus hidroksil (- OH), menunjukkan polaritas yang kuat dan karakteristik energi permukaan yang tinggi. Ia memiliki penghalang antarmuka alami dengan matriks organik polaritas rendah seperti resin epoksi dan elastomer, terutama diwujudkan sebagai:
1. Kompatibilitas antarmuka yang buruk, aglomerasi pengisi yang mudah, dan kesulitan dalam dispersi yang seragam;
2. Resin tidak dapat sepenuhnya membasahi permukaan pengisi, membentuk rongga dan cacat antarmuka;
3. Di bawah kekuatan eksternal, pelepasan ikatan antarmuka cenderung terjadi, menyebabkan retaknya material dan patah getas;
4. Viskositas sistem pengisian tinggi meningkat tajam, dan kemampuan aliran pemrosesan menurun secara signifikan;
5. Kekuatan tarik, kekuatan lentur, dan ketangguhan benturan menurun secara bersamaan, sehingga tidak dapat memenuhi persyaratan aplikasi kelas atas.
Masalah-masalah ini secara langsung menyebabkan ketidakmampuan produk untuk lulus sertifikasi internasional seperti UL, IEC, RoHS, dll., dan juga merupakan alasan utama mengapa aluminium hidroksida biasa sulit memasuki rantai pasokan kelas atas global.
Inti dari perlakuan permukaan aluminium hidroksida adalah rekayasa antarmuka, yang mencapai tiga fungsi inti dengan membangun lapisan pelapis organik tingkat molekuler pada permukaan partikel anorganik:
1. Mengurangi energi permukaan, meminimalkan agregasi mandiri antar partikel, dan meningkatkan keseragaman dispersi;
2. Pencocokan polaritas mengubah hidrofilisitas bahan pengisi menjadi oleofilisitas, sehingga sangat kompatibel dengan matriks organik;
3. Antarmuka menjembatani, membentuk ikatan kimia antara pengisi dan resin untuk mentransfer tekanan dan meningkatkan kekuatan mekanik.
Sederhananya, perawatan permukaan mengubah aluminium hidroksida dari "pengisian sederhana" menjadi "sinergi efektif", dan dari "kinerja destruktif" menjadi "kinerja yang ditingkatkan".
Saat ini, kelas atasaluminium hidroksidaproduk di seluruh dunia umumnya menggunakan bahan perawatan permukaan spesifik atau gabungan. Sistem yang berbeda menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam peningkatan kompatibilitas, peningkatan mekanis, dan kemampuan aliran pemrosesan. Berikut ini adalah jalur teknis paling matang dan stabil di industri.
Bahan penghubung silan adalah metode perawatan yang paling efektif dan banyak digunakan untuk meningkatkan kompatibilitas antara aluminium hidroksida dan resin epoksi, terutama cocok untuk bidang kelas atas seperti penyegelan elektronik, castable, dan laminasi berlapis tembaga.
Mekanisme aksi:
-Salah satu ujung molekul silan membentuk ikatan kovalen yang stabil dengan gugus hidroksil pada permukaan ATH;
-Ujung lainnya mengandung gugus fungsi seperti gugus epoksi, amino, dan vinil, yang dapat berpartisipasi langsung dalam reaksi pengawetan resin epoksi;
-Membentuk 'jembatan molekul' yang kuat pada antarmuka, sangat meningkatkan adhesi antarmuka.
Efek peningkatan:
-Meningkatkan kompatibilitas dan dispersibilitas lebih dari 50%;
-Meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan lentur sebesar 20% -40%;
-Peningkatan signifikan dalam ketangguhan benturan, tanpa retak atau patah getas;
-Dalam pengisian tinggi, viskositasnya lebih rendah dan kemampuan mengalirnya lebih stabil.
Agen perawatan titanium dan aluminium ester cocok untuk sistem material komposit yang memerlukan jumlah penambahan tinggi, viskositas rendah, dan keterbasahan yang kuat, serta secara signifikan dapat meningkatkan pelumasan antarmuka dan kemampuan aliran pemrosesan.
Mekanisme aksi:
-Lapisan lapisan molekul tunggal mengurangi gesekan antar partikel;
-Struktur rantai panjang terjalin dengan matriks resin untuk meningkatkan kompatibilitas;
-Tidak membentuk antarmuka yang kaku, menyeimbangkan ketangguhan dan kemampuan proses.
Efek peningkatan:
- Viskositas sistem telah menurun secara signifikan, memungkinkan tercapainya tingkat pengisian yang lebih tinggi;
-Tersebar merata, tanpa agregasi atau pemisahan;
-Permukaan material lebih halus, dan tampilan serta kemampuan proses dioptimalkan secara signifikan.
Perlakuan komposit polimer hyperbranched telah menjadi teknologi arus utama baru untuk material terbaik dunia yang memerlukan ketahanan api tinggi, CTI tinggi, insulasi tinggi, dan keandalan tinggi.
Mekanisme aksi:
-Struktur multi-cabang memberikan hambatan spasial, sepenuhnya mencegah agregasi partikel;
-Kepadatan kelompok fungsional yang tinggi, ikatan antarmuka yang lebih kuat dan lebih stabil;
-Penyerapan kelembaban rendah dan dielektrik rendah, cocok untuk perangkat elektronik kelas atas.
Efek peningkatan:
-Antarmuka tidak gagal di lingkungan lembab dan panas jangka panjang;
-Peningkatan signifikan dalam kinerja isolasi dan ketahanan tegangan;
-Mencapai keseimbangan optimal antara sifat mekanik dan ketahanan api.
Perlakuan permukaan bukan sekadar "pencampuran dan pengadukan", hanya kontrol kondisi proses yang tepat yang dapat memaksimalkan efek modifikasi.
1. Kontrol yang tepat terhadap jumlah bahan perawatan yang ditambahkan
Agen perawatan tidak mencukupi → pelapisan tidak lengkap;
Agen perawatan yang berlebihan → munculnya lapisan bebas pada antarmuka, mengurangi kekuatan pengawetan dan ketahanan panas.
Jumlah penambahan optimal: 0,5% -2,0% massa aluminium hidroksida.
2. Suhu dan waktu aktivasi
Agen perlakuan yang berbeda sesuai dengan suhu aktivasi yang berbeda untuk memastikan pembentukan ikatan kimia yang lengkap daripada adsorpsi fisik.
-Agen kopling silan: 100 ℃ -150 ℃, 60-120 menit;
-Titanat/Aluminat: 80 ℃ -120 ℃, 30-60 menit.
3. Dispersi seragam yang tinggi
Mengadopsi proses pencampuran berkecepatan tinggi, pelapisan kering, dan penggilingan dinamis untuk memastikan bahwa setiap partikel aluminium hidroksida terlapisi secara seragam dan mencegah aglomerasi lokal.
4. Pengendalian kadar air yang rendah
Kontrol secara ketat kadar air setelah pemrosesan untuk menghindari masalah seperti proses pengawetan, pembentukan busa, dan degradasi isolasi resin epoksi, sesuai dengan standar tingkat elektronik internasional.
Setelah perawatan permukaan profesional,aluminium hidroksidadapat mencapai peningkatan kinerja komprehensif dengan menambahkan resin epoksi:
1. Peningkatan kompatibilitas yang signifikan: tanpa delaminasi, tanpa penyelesaian, tanpa aglomerasi, pengisian tinggi tetap menjaga stabilitas seragam;
2. Peningkatan sifat mekanik yang signifikan: peningkatan menyeluruh dalam kekuatan tarik, kekuatan lentur, dan ketangguhan benturan, sehingga tidak mudah retak;
3. Ikatan antarmuka yang lebih kuat: retensi kinerja yang lebih tinggi setelah penuaan panas basah dan guncangan termal;
4. Fluiditas pemrosesan yang lebih baik: viskositas lebih rendah, cocok untuk proses penyegelan, penuangan, dan pencetakan otomatis;
5. Peningkatan isolasi dan keandalan: rongga antarmuka berkurang, resistansi tegangan, nilai CTI, dan stabilitas jangka panjang memenuhi persyaratan internasional kelas atas;
6. Efisiensi tahan api yang lebih tinggi: Dispersi yang seragam membuat ATH mengalami dekomposisi termal yang lebih sinkron, menghasilkan efek penghambat api dan peredam asap yang lebih stabil.
Perlakuan permukaan aluminium hidroksida adalah teknologi inti untuk meningkatkan kompatibilitas bahan pengisi, kekuatan ikatan antar muka, sifat mekanik sistem, kemampuan mengalir pemrosesan, dan keandalan jangka panjang. Melalui modifikasi ilmiah seperti silan, titanat, dan polimer bercabang banyak, penghalang antarmuka antara pengisi anorganik dan matriks organik dapat diatasi secara mendasar, menjadikan sistem resin epoksi pengisian tinggi, kinerja tinggi, bebas halogen, dan ramah lingkungan menjadi kenyataan.
Di pasar bahan kelas atas global yang semakin kompetitif saat ini, produk aluminium hidroksida dengan teknologi perawatan permukaan yang stabil, efisien, dan terstandarisasi tidak hanya menjadi kunci peningkatan formula, namun juga merupakan dukungan penting bagi perusahaan untuk membuka pasar internasional, mencapai terobosan kualitas, dan membangun daya saing jangka panjang.
