L'effet significatif de modification interfaciale des agents de couplage d'aluminate dans les systèmes de matériaux composites découle de leur structure moléculaire unique et de leur base fonctionnelle physicochimique correspondante. Leur fonction principale repose sur une conception moléculaire amphiphile, des mécanismes de liaison interfaciale et des principes de régulation de compatibilité. Ces éléments constituent collectivement le fondement théorique et pratique pour établir un pont efficace entre les charges inorganiques et les matrices organiques.
Au niveau moléculaire, les agents de couplage d'aluminate sont centrés autour des atomes d'aluminium, reliant les groupes fonctionnels polaires et les groupes alkyles à longue chaîne -non polaires via des liaisons oxygène pontantes, formant une structure amphiphile avec des propriétés d'affinité inorganiques et organiques. Les extrémités polaires contiennent généralement des groupes carboxyle, ester ou phosphate, qui peuvent se coordonner, une liaison ionique ou fortement hydrogène - avec des groupes hydroxyle, des oxydes métalliques ou des ions métalliques exposés à la surface des charges inorganiques, permettant ainsi une adsorption de surface robuste. Les longues chaînes non polaires sont principalement des segments de polymères aliphatiques ou modifiés, qui peuvent pénétrer profondément dans les chaînes de polymères organiques, obtenant ainsi une compatibilité grâce aux forces de Van der Waals et à l'enchevêtrement des chaînes, réduisant ainsi la tension interfaciale et inhibant la séparation des phases.
En termes de mécanismes interfaciaux, les agents de couplage d'aluminate migrent et s'accumulent dans la région interfaciale entre la charge et la matrice pendant le traitement, orientés pour former des « ponts moléculaires », avec une extrémité ancrée à la charge et l'autre intégrée à la matrice. Cet effet de pontage améliore non seulement la dispersion de la charge dans la matrice, mais améliore également considérablement la force de liaison interfaciale, permettant un transfert efficace des contraintes entre les deux phases, réduisant ainsi les défauts et l'initiation de fissures, et améliorant ainsi les propriétés mécaniques et la stabilité dimensionnelle du matériau composite.
De plus, les liaisons oxygène de pontage des agents de couplage aluminates confèrent aux molécules une certaine stabilité thermique et une certaine accordabilité spatiale, leur permettant de maintenir leur intégrité structurelle et leur efficacité fonctionnelle pendant le traitement à haute température et dans différents environnements chimiques. Certaines structures intègrent des groupes fonctionnels réactifs, leur permettant de participer à des réactions de polymérisation ou de réticulation à l'interface et de former des liaisons covalentes avec la matrice, améliorant ainsi l'intégration interfaciale.
Par conséquent, la base fonctionnelle des agents de couplage aluminate réside dans la possibilité de conception de leur structure moléculaire, la diversité de leurs interactions interfaciales et la contrôlabilité de leur compatibilité. Ces caractéristiques fournissent un support théorique solide et une assurance technique fiable pour leur large application dans divers domaines tels que les plastiques, le caoutchouc et les revêtements.
