Дизајн формуле за MCA и алуминијум хипофосфит (AHP) у сепараторском премазу за отпорност на пламен

Дизајн формуле за MCA и алуминијум хипофосфит (AHP) у сепараторском премазу за отпорност на пламен

На основу специфичних захтева корисника за премазе за сепараторе отпорне на пламен, карактеристикеМеламин цијанурат (MCA)иАлуминијум хипофосфит (AHP)анализирају се на следећи начин:

1. Компатибилност са системима за муљ

• МЦА:
• Водени системи:Потребна је модификација површине (нпр. силанска средства за везивање или сурфактанти) ради побољшања дисперзибилности; у супротном може доћи до агломерације.
• НМП системи:Може доћи до благог бубрења у поларним растварачима (препоручено: тестирати брзину бубрења након 7 дана потапања).
• АХП:
• Водени системи:Добра дисперзибилност, али pH вредност мора бити контролисана (кисели услови могу изазвати хидролизу).
• НМП системи:Висока хемијска стабилност са минималним ризиком од бубрења.
  Закључак:AHP показује бољу компатибилност, док MCA захтева модификацију.

2. Величина честица и прилагодљивост процеса премазивања

• МЦА:
• Оригинални D50: ~1–2 μm; захтева млевење (нпр. млевење песка) да би се смањила величина честица, али може оштетити његову слојевиту структуру, што утиче на ефикасност успоравања пламена.
• Мора се проверити једнообразност након млевења (SEM посматрање).
• АХП:
• Оригинални D50: Типично ≤5 μm; млевење до D50 0,5 μm/D90 1 μm је могуће (прекомерно млевење може изазвати скокове вискозности суспензије).
  Закључак:МЦА има бољу прилагодљивост величине честица уз мањи ризик процеса.

3. Отпорност на пријањање и хабање

• МЦА:
• Ниска поларност доводи до лошег пријањања са PE/PP сепараторским фолијама; захтева 5–10% везива на бази акрила (нпр. PVDF-HFP).
• Висок коефицијент трења може захтевати додавање 0,5–1% нано-SiO₂ ради побољшања отпорности на хабање.
• АХП:
• Површинске хидроксилне групе формирају водоничне везе са сепаратором, побољшавајући адхезију, али је и даље потребно 3–5% полиуретанских везива.
• Већа тврдоћа (Мосова скала ~3) може изазвати осипање микрочестица при дужем трењу (захтева циклично испитивање).
  Закључак:AHP нуди боље укупне перформансе, али захтева оптимизацију везива.

4. Термичка стабилност и својства разлагања

• МЦА:
• Температура разлагања: 260–310°C; не може да створи гас на 120–150°C, потенцијално не успева да сузбије термички бег.
• АХП:
• Температура разлагања: 280–310°C, такође недовољна за стварање гаса на ниској температури.
  Кључни проблем:Оба се разлажу изнад циљаног опсега (120–150°C).Решења:
• Увести синергисте на ниским температурама (нпр. микроенкапсулирани црвени фосфор, опсег разлагања: 150–200°C) или модификовани амонијум полифосфат (APP, обложен да би се разлагање подесило на 140–180°C).
• ДизајнMCA/APP композит (однос 6:4)да се искористи APP-ово стварање гаса на ниској температури + MCA-ова инхибиција пламена у гасној фази.

5. Електрохемијска и отпорност на корозију

• МЦА:
• Електрохемијски инертан, али резидуални слободни меламин (потребна чистоћа ≥99,5%) може катализовати разградњу електролита.
• АХП:
• Киселе нечистоће (нпр. H₃PO₂) морају бити сведене на минимум (ICP тест: метални јони ≤10 ppm) како би се избегло убрзавање хидролизе LiPF₆.
  Закључак:Оба захтевају високу чистоћу (≥99%), али је MCA лакше пречистити.

Свеобухватни предлог решења

1. Избор примарног успоривача пламена:

• Преферирано:АХП (уравнотежена дисперзибилност/адхезија) + синергист на ниској температури (нпр. 5% микроенкапсулирани црвени фосфор).
• Алтернатива:Модификовани МЦА (карбоксилно калемљени за водену дисперзију) + АПП синергист.

1. Оптимизација процеса:

• Формула каше:АХП (90%) + полиуретански везиво (7%) + средство за квашење (BYK-346, 0,5%) + средство против пене (2%).
• Параметри млевења:Млин за песак са ZrO₂ перлама од 0,3 mm, 2000 обртаја у минути, 2 сата (циљани D90 ≤1 μm).

1. Тестови валидације:

• Термичко разлагање:ТГА (губитак тежине <1% на 120°C/2h; излаз гаса на 150°C/30min путем GC-MS).
• Електрохемијска стабилност:SEM посматрање након 30-дневног потапања у 1M LiPF₆ EC/DMC на 60°C.

Завршна препорука

Ни MCA ни AHP сами по себи испуњавају све захтеве. Ахибридни системсаветује се:

• АХП (матрица)+микрокапсулирани црвени фосфор (генератор гаса ниске температуре)+нано-SiO2₂(отпорност на хабање).
• Упарите са воденом смолом високе адхезије (нпр. акрилно-епоксидном композитном емулзијом) и оптимизујте модификацију површине за стабилност величине честица/дисперзије.
  Даље тестирањеје потребно за потврду термоелектрохемијске синергије.