Polimeroen suaren aurkakoaren arloan,aluminio hidroxidoa (ATH)Aspalditik posizio nagusi bat izan du suaren aurkako merkatuan, toxikotasunik eza, kea kentzea, ingurumena errespetatzen duten eta kostu nahiko baxuaren abantailengatik. Hala ere, prezipitazio-metodo tradizionalaren bidez prestatutako ATH arruntak askotan mugak erakusten ditu, hala nola betegarri kopuru handia, bateragarritasun eskasa eta galera mekaniko larria, polimero materialen errendimendu handiko eskakizun gero eta zorrotzagoak betetzen direnean. Azken urteotan, prozesatzeko teknologia fisikoaren bidez sakonki prozesatutako ATH artezketa («ATH aldatua» edo «ATH ultrafine» izenez ere ezagutzen dena) indar berri gisa agertu da, eta ATH aplikazioen teknologiaren hobekuntza garrantzitsua ekarri du. Artikulu honek sakon aztertuko ditu lurreko ATH eta ATH arruntaren arteko ezinbesteko desberdintasunak materialen zientziaren, gainazaleko kimika fisikoaren eta material konposatuen interfazearen ingeniaritzaren ikuspegi profesionaletik.
ATH arrunta: normalean, prozesu kimiko hezeen bidez zuzenean hauspeatutako aluminio hidroxidoari egiten zaio erreferentzia, hala nola Bayer prozesua (sodio aluminatoaren disoluzioaren deskonposizioa) edo amonio bikarbonatoaren prozesua. Bere kristalaren morfologia gehienbat plaka-itxurako irregularra da, prismatikoa edo esferikoa, partikulen tamainaren banaketa zabala duena (D50 normalean 10-50μm bitartekoa), gainazal hidrofilikoa, hidroxilo talde ugari dituena (-OH), eta polaritate handia duena.
ATH artezketa: ATH arrunta lehengai gisa erabiliz, prozesaketa sakona prozesu mekanokimiko baten bidez egiten da. Prozesu hau ez da "birrintzea" besterik gabe, baizik eta partikulen finketa, esferoidizazioa eta gainazaleko propietate fisiko-kimikoak berreraikitzeko prozesua intentsitate handiko energia mekanikoarekin (adibidez, aire-fluxuaren fresaketa, bola fresatzea eta fresaketa ertaina). Prozesuaren funtsezko parametroak energia sarrera, ertainen hautaketa, atmosferaren kontrola eta in situ gainazalaren aldarazpen posiblea dira.
·ATH arrunta: kristal-egitura osorik dago, baina aglomerazio-fenomenoa larria da (azaleko energia handia eta hidrogeno-lotura sendoa direla eta). Gainazal zakarrek eta ertz zorrotzek tentsio-kontzentrazio puntuak erraz sor ditzakete material konposatuetan.
·ATH artezketa: Erregulazio morfologiko garrantzitsua lortu da.
·Partikulen tamaina eta banaketa: Diametro mediana (D50) 1-3μm-ra edo are mikrometro azpiko mailara murriztu daiteke, eta partikulen tamainaren banaketa (PSD) estuagoa da. ISO 13320 arauaren laser-difrakzio-analisiaren arabera, banaketa-tartea nabarmen murrizten da.
·Itxura: forma ia esferiko edo ia esferiko erregularagoa izateko joera. Esferoidizazioak azalera espezifikoa murrizten ez ezik, are garrantzitsuagoa dena, partikulen ertzak eta ertzak asko murrizten ditu, hori baita material konposatuen fluxgarritasuna eta propietate mekanikoak hobetzeko gakoa.
·Azaleko egoera: energia handiko indar mekanikoaren eraginez, partikulen gainazaleko kristal-egiturak distortsio edo amorfizazio partziala jasaten du, eta gune aktiboak handitzen dira, ondorengo gainazalean aldatzeko substratu aproposago bat eskainiz.
Bien konposizio kimikoa Al(OH)₃ da, eta deskonposizio termikoko erreakzio nagusia koherentea da (deskonposizio endotermikoa 200 ℃ inguru hasten da Al₂O₃ eta H₂O eratzeko). Baina mikro desberdintasunek jokabide desberdinak eragiten dituzte:
·ATH arrunta: deskonposizio-hasiera eta tenperatura gailurrak nahiko kontzentratuta daude, eta gailur endotermikoa zabalagoa da. Partikula handiek barne-bero-transferentzia irregularra eragin dezakete, suaren aurkako eraginkortasunaren uniformetasunean eraginez.
·ATH artezteko:
·Sakabanagarritasun hobea matrizean banaketa uniformeagoa, bero-transferentzia eta deskonposizio sinkronizatuagoa eta bero-xurgapen eta hozte efektu eraginkorragoak dira.
·Azalera espezifiko handiagoak (esferoidizazioaren ondoren pisu berean fintasun ultrafinearen ondorioz areagotu daitekeena) sugarra/bero iturriarekin kontaktu-erreakzio-eremu handiagoa esan nahi du, beroa azkarrago xahutu eta ur-lurruna aska dezake gas erregaiak diluitzeko.
·Deskonposizio-hondakinak (Al₂O₃) babes-geruza trinkoagoa eta jarraituagoa sor dezake aitzindari partikula finagoen ondorioz, hesi-efektu hobea lortuz.
Material konposatuen azken propietate mekanikoak zehazten dituen nukleoa da.
·ATH arrunta: gainazal polar indartsuek bateragarritasun eskasa dute polar ez diren polimeroekin/polar ahuleko polimeroekin (adibidez, PP, PE, EVA). Interfaze-lotura ahula da, "muga-geruza ahula" osatuz. Betetze-maila handietan (askotan % 60 behar da suaren aurkako estandarrak betetzeko), trakzio-erresistentzia, inpaktuaren gogortasuna eta materialaren hausturako luzapena oso arriskuan daude.
·ATH artezteko:
·Egokigarritasun fisikoa hobetua: partikula esferikoek jariakortasun bikaina dute urtutako polimeroetan, ontziratze estuagoa eta barne-tentsioa murriztuta, urtze-biskositate txikiagoa (betetze kopuru berean) eta asko hobetzen dute prozesatzeko errendimendua (esaterako, estrusio-abiadura eta injekzio-fluxugarritasuna).
·Interfazea lotzeko hobekuntza: indar mekanikoaren eraginez aktibatutako gainazalak lotura kimikoak edo adsortzio sendoak izateko joera handiagoa du gainazaleko aldatzaileekin (adibidez, silanoa, titanatoa, aluminatoa akoplatzeko agenteekin). Eraldatutako ATH lurzoruaren gainazaleko energia murrizten da, eta hezegarritasuna eta polimero-kateekin korapilatzea hobetzen da, "betetze fisikotik" "interfazearen hobekuntza"rako trantsizioa lortuz.
| Errendimenduaren dimentsioa | ATH arrunta | ATH artezketa (batez ere gainazala aldatu ondoren) |
| Suaren aurkako eraginkortasuna | Azoka, betetzeko bolumen handiko estandarra bete dezake | Hobe, betetze-kopurua (% 5-15 murrizteko espazioa) murriztea sugarraren maila berdinean |
| Propietate mekanikoak | Narritadura larria, hauskortasun handia | Atxikipen esanguratsua, ATH betetzeko sistema arruntak baino talkaren eta trakzio-erresistentziaren atxikipen-tasa askoz handiagoak dituena. |
| Mekanizagarritasuna | Urtutako biskositate handia, momentu handia, energia-kontsumo handia | Likidezia ona, prozesatzeko tenperatura murriztu daiteke, produkzio-ahalmena handitu eta ekipoen higadura murriztu daiteke |
| Produktuen itxura | Gainazalaren zimurtasuna, distira baxua | Gainazal leuna, ukitu delikatua, distira areagotua, koloreztatzeko lagungarria |
| Propietate elektrikoak | Hezetasuna xurgatzea eta ezpurutasunak direla eta, bolumenaren erresistentzia ezegonkorra da | Egonkorragoa, bereziki egokia da errendimendu elektriko handiko eskakizunak dituzten eremuetarako, hala nola hariak eta kableak |
ATH artezketaEz da ATH arruntaren ordezko soila, prozesu mekanokimiko aurreratuen bidez egituraren morfologia gainazalaren diseinu integratua lortzen duen errendimendu handiko suaren aurkako materiala baizik. Bere balio nagusia honako hauetan datza:
1. Betegarri eta prozesatzeko fluxagarritasun handien eta propietate mekanikoen arteko berezko kontraesana formaren optimizazioaren bidez ebatzi da (ultra fintasuna, esferoidizazioa).
2. Gainazalaren aktibazioaren eta aldaketaren bidez, polimero-matrizearekiko interfazearen atxikimendua funtsean hobetu da, "betegarri inertea" "funtzionala hobetzeko osagai" bihurtuz.
3. Suaren aurkako eraginkortasunaren uniformetasuna eta eraginkortasuna hobetuz, halogenorik gabeko suaren aurkako formulen "eraginkortasuna murrizteko eta areagotzeko" eta horma meheagoak edo errendimendu handiagoa duten produktuak diseinatzeko aukera ematen du.
