Полиуретански АБ лепак у праху, формулације отпорне на пламен

Полиуретански АБ лепак у праху, формулације отпорне на пламен
На основу потражње за формулацијама успоривача пламена без халогена за полиуретанске АБ лепкове, у комбинацији са карактеристикама и синергијским ефектима успоривача пламена као што су алуминијум хипофосфит (AHP), алуминијум хидроксид (ATH), цинк борат и меламин цијанурат (MCA), дизајниране су следеће три шеме мешања. Ове формулације не садрже хлор и фокусирају се на оптимизацију ефикасности успоривача пламена, компатибилност физичких перформанси и изводљивост процеса:

1. Формулација са високом отпорношћу на пламен (за електронско заливање, капсулирање батерија, циљ UL94 V-0)

Комбинација отпорних на пламен језгра:

• Алуминијум хипофосфит (AHP): 8-12 phr (препоручује се тип са полиуретанским премазом на бази воде за решавање проблема са падавинама)
• Алуминијум хидроксид (ATH): 20-25 phr (субмикронски квалитет, 0,2-1,0 μm, за побољшање индекса кисеоника и компактности угља)
• MCA: 5-8 phr (механизам гасне фазе, синергистички са AHP у кондензованој фази)
• Цинк борат: 3-5 phr (подстиче стварање керамичког угљениса и спречава тињање)

Очекивани учинак:

• Индекс кисеоника (LOI): ≥32% (чисти PU ≈22%);
• UL94 оцена: V-0 (дебљина 1,6 mm);
• Топлотна проводљивост: 0,45-0,55 W/m·K (допринос ATH и цинк бората);
• Контрола вискозности: 25.000-30.000 cP (потребна је површинска обрада да би се спречило таложење).

Кључни процес:

• АХП мора бити претходно диспергован у полиолној компоненти (део А) како би се избегла прерана реакција са изоцијанатом (део Б);
• ATH треба модификовати силанским средством за везивање (нпр. KH-550) како би се побољшало међуповршинско везивање.

2. Јефтина општа формулација (за заптивање конструкција, лепљење намештаја, циљ UL94 V-1)

Комбинација отпорних на пламен језгра:

• Алуминијум хидроксид (ATH): 30-40 phr (стандардни микронски квалитет, исплатив, успоривач пламена на бази пунила);
• Амонијум полифосфат (APP): 10-15 phr (у комбинацији са MCA за интумесцентни систем, замењујући халогенована средства);
• MCA: 5-7 phr (однос према APP 1:2~1:3, подстиче пењење и изолацију кисеоника);
• Цинк борат: 5 phr (сузбијање дима, помоћно стварање угљениса).

Очекивани учинак:

• LOI: ≥28%;
• UL94 оцена: V-1;
• Смањење трошкова: ~30% (у поређењу са формулацијом са високом отпорношћу на пламен);
• Задржавање затезне чврстоће: ≥80% (APP захтева капсулацију да би се спречила хидролиза).

Кључни процес:

• АПП мора бити микрокапсулиран (нпр. меламин-формалдехидном смолом) како би се избегла апсорпција влаге и стварање мехурића;
• Додати 1-2 phr хидрофобног димљеног силицијум диоксида (нпр. Aerosil R202) да би се спречило таложење.

3. Формулација ниског вискозитета, једноставна за процес (за прецизно лепљење електронике, које захтева високу течљивост)

Комбинација отпорних на пламен језгра:

• Алуминијум хипофосфит (AHP): 5-8 phr (нано величине, D50 ≤1 μm);
• Течни органски фосфорни успоривач пламена (алтернатива за BDP): 8-10 phr (нпр., деривати DMMP-а на бази фосфора без халогена, одржавајући вискозност);
• Алуминијум хидроксид (ATH): 15 phr (сферични композит алуминијума, уравнотежена топлотна проводљивост);
• МЦА: 3-5 комада

Очекивани учинак:

• Распон вискозности: 10.000-15.000 cP (близу течних система за успоравање пламена);
• Отпорност на пламен: UL94 V-0 (појачана течним фосфором);
• Топлотна проводљивост: ≥0,6 W/m·K (допринос сферног алуминијума).

Кључни процес:

• AHP и сферни алуминијум оксид морају се мешати и дисперговати под високим смицањем (≥2000 о/мин);
• Додајте молекуларно сито за сушење од 4-6 phr у део Б да бисте спречили апсорпцију влаге од AHP-а.

4. Слагање техничких тачака и алтернативних решења

1. Синергистички механизми:

• АХП + МЦА:АХП подстиче дехидрацију и угљенисање, док МЦА ослобађа азотни гас приликом загревања, формирајући слој угљениса сличан саћу.
• АТХ + цинк борат:АТХ апсорбује топлоту (1967 Ј/г), а цинк борат формира слој боратног стакла који покрива површину.

2. Алтернативни успоривачи пламена:

• Деривати полифосфазенa:Високо ефикасан и еколошки прихватљив, са коришћењем нуспроизвода HCl;
• Епоксидна силиконска смола (ESR):Када се комбинује са AHP, смањује укупно оптерећење (18% за V-0) и побољшава механичка својства.

3. Контрола ризика процеса:

• Седиментација:Средства против таложења (нпр. модификовани типови полиуреје) потребна су ако је вискозност <10.000 cP;
• Инхибиција стврдњавања:Избегавајте прекомерну употребу алкалних успоривача горења (нпр. MCA) како бисте спречили ометање реакција изоцијаната.

5. Препоруке за имплементацију

• Дајте приоритет тестирању формулације са високом отпорношћу на пламен: обложени AHP + субмикронски ATH (просечна величина честица 0,5 μm) при AHP:ATH:MCA = 10:20:5 за почетну оптимизацију.
• Кључни тестови:
  → LOI (GB/T 2406.2) и UL94 вертикално горење;
  → Чврстоћа везе након термичког циклирања (-30℃~100℃, 200 сати);
  → Таложење успоравача пламена након убрзаног старења (60℃/7d).

Табела формулација отпорних на пламен