수산화알루미늄(ATH), 에폭시 수지, 고무, 복합 재료 및 전자 밀봉 재료에 가장 널리 사용되는 할로겐 프리 난연 충전재로서 난연성, 연기 억제, 충진, 절연 및 제어 가능한 비용과 같은 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 글로벌 하이엔드 소재 시스템에 없어서는 안 될 기능성 부품입니다. 그러나 실제 응용에서 개질되지 않은 수산화알루미늄은 유기 고분자 매트릭스와의 상용성이 낮고, 계면 결합이 약하며, 높은 충진으로 인해 쉽게 응집되고, 시스템의 기계적 특성이 크게 저하되어 제품 안정성과 국제 시장 경쟁력이 오랫동안 제한되었습니다.
표면처리는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 핵심 기술 경로이자, 에폭시 수지 등 고분자 시스템에서 수산화알루미늄의 분산성, 습윤성, 상용성, 기계적 강도, 내열성, 장기 신뢰성 등을 향상시키는 가장 효과적인 수단이기도 합니다.
미개질 수산화알루미늄의 표면에는 수산기(-OH)가 풍부하여 극성이 강하고 표면에너지 특성이 높습니다. 이는 에폭시 수지 및 엘라스토머와 같은 극성이 낮은 유기 매트릭스와의 자연스러운 인터페이스 장벽을 가지며 주로 다음과 같이 나타납니다.
1. 인터페이스 호환성이 좋지 않고 필러의 응집이 쉽고 균일한 분산이 어렵습니다.
2. 수지는 필러 표면을 완전히 적실 수 없어 인터페이스 공극과 결함이 형성됩니다.
3. 외력이 가해지면 인터페이스 분리가 발생하여 재료 균열 및 취성 파손이 발생하기 쉽습니다.
4. 고충진 시스템의 점도가 급격히 증가하고 가공 유동성이 크게 저하됩니다.
5. 인장 강도, 굽힘 강도 및 충격 인성이 동시에 감소하여 고급 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
이러한 문제는 제품이 UL, IEC, RoHS 등과 같은 국제 인증을 통과하지 못하는 직접적인 원인이 되며, 일반 수산화알루미늄이 글로벌 고급 공급망에 진입하기 어려운 주요 이유이기도 합니다.
수산화알루미늄 표면처리의 핵심은 무기입자 표면에 분자수준의 유기코팅층을 구축하여 3가지 핵심기능을 구현하는 인터페이스 엔지니어링이다.
1. 표면 에너지를 줄이고, 입자 사이의 자기 응집을 최소화하며, 분산 균일성을 향상시킵니다.
2. 극성 매칭은 필러의 친수성을 친유성으로 변화시켜 유기 매트릭스와의 상용성을 높입니다.
3. 인터페이스 브리징, 필러와 수지 사이에 화학적 결합을 형성하여 응력을 전달하고 기계적 강도를 향상시킵니다.
간단히 말하면, 표면 처리는 수산화알루미늄을 "단순 충진"에서 "효과적인 시너지"로, "파괴적인 성능"에서 "향상된 성능"으로 변화시킵니다.
현재는 고급형수산화알루미늄전 세계적으로 제품은 일반적으로 특정 또는 복합 표면 처리제를 사용합니다. 서로 다른 시스템은 호환성 향상, 기계적 향상 및 처리 흐름성에서 상당한 차이를 보여줍니다. 다음은 업계에서 가장 성숙하고 안정적인 기술 경로입니다.
실란 커플링제는 수산화알루미늄과 에폭시 수지의 상용성을 향상시키는 가장 효과적이고 널리 사용되는 처리 방법으로, 특히 전자 밀봉, 캐스터블, 동박 적층판과 같은 고급 분야에 적합합니다.
행동 메커니즘:
-실란 분자의 한쪽 끝은 ATH 표면의 수산기와 안정적인 공유 결합을 형성합니다.
- 다른 쪽 끝에는 에폭시 수지의 경화 반응에 직접 참여할 수 있는 에폭시, 아미노, 비닐 그룹과 같은 작용기가 포함되어 있습니다.
-계면에 강력한 '분자 브릿지'를 형성하여 계면 접착력을 대폭 향상시킵니다.
강화 효과:
- 상용성 및 분산성을 50% 이상 향상시킵니다.
-인장 강도 및 굽힘 강도를 20% -40% 증가시킵니다.
-균열이나 취성파괴 없이 충격 인성이 크게 향상되었습니다.
-고충진시 점도가 낮아지고 유동성이 더욱 안정적입니다.
티타늄 및 알루미늄 에스테르 처리제는 높은 첨가량, 낮은 점도, 강한 습윤성을 요구하는 복합재료 시스템에 적합하며, 계면 윤활성 및 가공 유동성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
행동 메커니즘:
-단일 분자층 코팅은 입자 간 마찰을 감소시킵니다.
-긴 사슬 구조가 수지 매트릭스와 얽혀 호환성을 향상시킵니다.
-경직된 인터페이스를 형성하지 않고 인성과 가공성의 균형을 유지합니다.
강화 효과:
- 시스템의 점도가 크게 감소하여 더 높은 충전 수준을 달성할 수 있습니다.
- 뭉치거나 분리되지 않고 고르게 분산되어 있습니다.
- 소재 표면이 더욱 매끄러워지고, 외관 및 가공성이 대폭 최적화됩니다.
고분지형 고분자 복합재 처리는 높은 난연성, 높은 CTI, 높은 절연성, 높은 신뢰성을 요구하는 세계 최고 수준의 소재에 대한 새로운 주류 기술이 되었습니다.
행동 메커니즘:
- 다중 가지 구조는 공간적 장애를 제공하여 입자 응집을 완전히 방지합니다.
- 높은 관능기 밀도, 더욱 강력하고 안정적인 인터페이스 결합;
-흡습성이 낮고 유전율이 낮아 고급 전자 장치에 적합합니다.
강화 효과:
- 장기간 습하고 더운 환경에서도 인터페이스가 실패하지 않습니다.
-절연 성능 및 내전압이 크게 향상되었습니다.
- 기계적 특성과 난연성 간의 최적의 균형을 달성합니다.
표면처리는 단순히 "혼합 및 교반"이 아닌, 공정조건을 정밀하게 제어해야만 개질 효과를 극대화할 수 있습니다.
1. 처리제 첨가량의 정밀한 조절
처리제가 부족함 → 코팅이 불완전함;
처리제 과다 → 계면에 자유층이 나타나 경화강도 및 내열성이 저하됩니다.
최적 첨가량: 수산화알루미늄 질량의 0.5% -2.0%.
2. 활성화 온도 및 시간
다양한 처리제는 물리적 흡착이 아닌 화학적 결합의 완전한 형성을 보장하기 위해 다양한 활성화 온도에 해당합니다.
- 실란 커플링제: 100℃ -150℃, 60-120분;
-티타네이트/알루미네이트: 80℃ -120℃, 30-60분.
3. 높은 균일 분산
고속 혼합, 건식 코팅 및 동적 분쇄 공정을 채택하여 각 수산화알루미늄 입자가 균일하게 코팅되고 국부적인 응집을 방지합니다.
4. 낮은 수분 함량 조절
에폭시 수지의 경화, 발포, 절연성 저하 등의 문제를 방지하기 위해 가공 후 수분 함량을 엄격하게 제어하여 국제 전자 등급 표준을 준수합니다.
전문적인 표면 처리 후,수산화알루미늄에폭시 수지를 추가하여 포괄적인 성능 업그레이드를 달성할 수 있습니다.
1. 호환성이 크게 향상되었습니다. 층간 박리 없음, 정착 없음, 응집 없음, 높은 충전재는 여전히 균일한 안정성을 유지합니다.
2. 기계적 특성의 대폭 향상: 인장 강도, 굽힘 강도 및 충격 인성이 종합적으로 향상되어 균열이 발생하기 쉽습니다.
3. 더욱 강력한 인터페이스 결합: 습열 노화 및 열충격 후에도 성능 유지력이 향상됩니다.
4. 가공 유동성 향상: 점도가 낮아 자동 밀봉, 주입 및 성형 공정에 적합합니다.
5. 절연 및 신뢰성 향상: 인터페이스 보이드가 감소하고, 전압 저항, CTI 값 및 장기 안정성이 국제 고급 요구 사항을 충족합니다.
6. 더 높은 난연제 효율: 균일한 분산으로 인해 ATH가 보다 동기식 열분해를 진행하여 보다 안정적인 난연제 및 연기 억제 효과를 얻을 수 있습니다.
수산화알루미늄의 표면처리는 충진제의 상용성, 계면결합강도, 시스템의 기계적 물성, 가공유동성, 장기신뢰성 등을 향상시키는 핵심기술이다. 실란, 티타네이트, 하이퍼브랜치 폴리머 등의 과학적 변형을 통해 무기 충진제와 유기 매트릭스 사이의 계면 장벽을 근본적으로 해결하여 고충진성, 고성능, 할로겐 프리 및 환경 친화적인 에폭시 수지 시스템을 현실화할 수 있습니다.
오늘날 점점 더 경쟁이 치열해지는 글로벌 고급 소재 시장에서 안정적이고 효율적이며 표준화된 표면 처리 기술을 갖춘 수산화알루미늄 제품은 공식 업그레이드의 핵심일 뿐만 아니라 기업이 국제 시장을 개척하고 품질 혁신을 달성하며 장기적인 경쟁력을 확립하는 데 중요한 지원입니다.
