Формулација за успоравање пламена без халогена за ТПУ систем премаза коришћењем ДМФ растварача
За ТПУ системе премаза који користе диметил формамид (ДМФ) као растварач, употреба алуминијум хипофосфита (АХП) и цинк бората (ЗБ) као успоривача пламена захтева систематску евалуацију. У наставку је детаљна анализа и план имплементације:
I. Анализа изводљивости алуминијум хипофосфита (AHP)
1. Механизам и предности успоравања пламена
- Механизам:
- Разлаже се на високим температурама стварајући фосфорну и метафосфорну киселину, што подстиче стварање угљениса у ТПУ (успоривач пламена кондензоване фазе).
- Ослобађа PO· радикале како би прекинуо ланчане реакције сагоревања (успоравање пламена у гасној фази).
- Предности:
- Без халогена, мало дима, ниска токсичност, у складу са RoHS/REACH прописима.
- Добра термичка стабилност (температура разлагања ≈300°C), погодна за процесе сушења ТПУ (типично <150°C).
2. Изазови и решења примене
| Изазов | Решење |
| Слаба дисперзија у ДМФ-у | Користити површински модификовани AHP (нпр. силански агент за везивање KH-550). Процес претходне дисперзије: AHP у кугличном млину са DMF-ом и дисперзантом (нпр. BYK-110) до величине честица <5μm. |
| Захтев за висок оптерећење (20-30%) | Синергистичка комбинација са ZB или меламин цијануратом (MCA) за смањење укупног оптерећења на 15-20%. |
| Смањена транспарентност премаза | Користите AHP наночестица (величина честица <1μm) или га помешајте са транспарентним средствима за успоривање горења (нпр. органским фосфатима). |
3. Препоручена формулација и поступак
- Пример формулације:
- ТПУ/ДМФ база: 100 phr
- Површински модификовани AHP: 20 phr
- Цинк борат (ZB): 5 phr (синергија сузбијања дима)
- Дисперзантно средство (BYK-110): 1,5 phr
- Кључне тачке процеса:
- Претходно помешати AHP са дисперзантом и делимичним DMF-ом под високим смицањем (≥3000 о/мин, 30 мин), а затим помешати са TPU суспензијом.
- Сушење након премазивања: 120-150°C, продужити време за 10% да би се осигурало потпуно испаравање DMF-а.
II. Анализа изводљивости цинк бората (ZB)
1. Механизам и предности успоравања пламена
- Механизам:
- На високим температурама формира слој стакла B₂O₃, блокирајући кисеоник и топлоту (отпорност на пламен кондензоване фазе).
- Ослобађа везану воду (~13%), разблажује запаљиве гасове и хлади систем.
- Предности:
- Јак синергистички ефекат са AHP или алуминијум трихидроксидом (ATH).
- Одлично сузбијање дима, идеално за примене са ниским садржајем дима.
2. Изазови и решења примене
| Изазов | Решење |
| Слаба стабилност дисперзије | Користите нано-димензионални ZB (<500 nm) и средства за влажење (нпр. TegoDispers 750W). |
| Ниска ефикасност успоравања пламена (потребно је велико оптерећење) | Користити као синергист (5-10%) са примарним успоривачима горења (нпр. AHP или органским фосфором). |
| Смањена флексибилност премаза | Компензирајте пластификаторима (нпр. DOP или полиестер полиоли). |
3. Препоручена формулација и поступак
- Пример формулације:
- ТПУ/ДМФ база: 100 phr
- Нано-величина ZB: 8 phr
- АХП: 15 phr
- Средство за влажење (Тего 750В): 1 пхр
- Кључне тачке процеса:
- Претходно дисперговати ZB у DMF-у мљевењем у перлама (величина честица ≤2μm) пре мешања са TPU суспензијом.
- Продужите време сушења (нпр., 30 минута) како бисте избегли да преостала влага утиче на успоравање пламена.
III. Синергистичка евалуација AHP + ZB система
1. Синергијски ефекти успоравања пламена
- Синергија гасне фазе и кондензоване фазе:
- АХП обезбеђује фосфор за угљенисање, док ЗБ стабилизује слој угљениса и сузбија накнадно светљење.
- Комбиновани LOI: 28-30%, UL94 V-0 (1,6 мм) достижно.
- Супресија дима:
- ЗБ смањује емисију дима за >50% (тест конусним калориметром).
2. Препоруке за балансирање учинка
- Компензација механичких својстава:
- Додати 2-3% ТПУ пластификатора (нпр. поликапролактон полиол) да би се одржала флексибилност (издужење >300%).
- Користите ултрафине прахове (AHP/ZB <2μm) да бисте смањили губитак затезне чврстоће.
- Контрола стабилности процеса:
- Одржавајте вискозитет суспензије на 2000-4000 cP (Brookfield RV, вретено 4, 20 обртаја у минути) за равномерно наношење премаза.
IV. Поређење са течним успоривачима пламена на бази растварача
| Параметар | АХП + ЗБ систем | Течни фосфор-азот ФР (нпр. Левагард 4090Н) |
| Учитавање | 20-30% | 15-25% |
| Тежина дисперзије | Захтева претходну обраду (високо смицање/модификација површине) | Директно растварање, није потребна дисперзија |
| Цена | Ниско (~3-5 долара/кг) | Високо (~10-15 долара/кг) |
| Утицај на животну средину | Без халогена, ниска токсичност | Може да садржи халогене (зависно од производа) |
| Транспарентност премаза | Полупрозирно до непрозирно | Веома транспарентан |
V. Препоручени кораци имплементације
- Тестирање у лабораторији:
- Процените AHP/ZB појединачно и у комбинацији (градијентно оптерећење: 10%, 15%, 20%).
- Процените стабилност дисперзије (без седиментације након 24 сата), промене вискозности и једнообразност премаза.
- Валидација пилотског обима:
- Оптимизујте услове сушења (време/температура) и тестирајте отпорност на пламен (UL94, LOI) и механичка својства.
- Упоредите трошкове: Ако AHP+ZB смањи трошкове за >30% у односу на течне FR, то је економски исплативо.
- Припрема за повећање:
- Сарађујте са добављачима на развоју претходно диспергованих AHP/ZB мастербача (на бази DMF-а) за поједностављену производњу.
VI. Закључак
Контролисаним процесима дисперзије, AHP и ZB могу послужити као ефикасни успоривачи пламена за TPU/DMF премазе, под условом да:
- Модификација површине + дисперзија при високом смицањупримењује се да би се спречило накупљање честица.
- АХП (примарни) + ЗБ (синергиста)уравнотежује ефикасност и трошкове.
- Зависока транспарентност/флексибилностзахтевима, течни фосфорно-азотни ФР (нпр. Левагард 4090Н) остају пожељнији.
Сичуан Таифенг Нови пламен ретардант Ко., Лтд. (ИСО и РЕАХ)
Email: lucy@taifeng-fr.com
Време објаве: 22. мај 2025.
