Formulazioni ritardanti di fiamma in polvere adesiva poliuretanica AB

Formulazioni ritardanti di fiamma in polvere adesiva poliuretanica AB
Sulla base della domanda di formulazioni ritardanti di fiamma prive di alogeni per adesivi poliuretanici AB, combinate con le caratteristiche e gli effetti sinergici di ritardanti di fiamma come l'ipofosfito di alluminio (AHP), l'idrossido di alluminio (ATH), il borato di zinco e il cianurato di melammina (MCA), sono stati progettati i seguenti tre schemi di compoundazione. Queste formulazioni sono prive di cloro e si concentrano sull'ottimizzazione dell'efficienza del ritardante di fiamma, della compatibilità delle prestazioni fisiche e della fattibilità del processo:

1. Formulazione ad alta resistenza alla fiamma (per incapsulamento elettronico, batterie, target UL94 V-0)

Combinazione di ritardanti di fiamma del nucleo:

• Ipofosfito di alluminio (AHP): 8-12 phr (tipo rivestito in poliuretano a base d'acqua consigliato per risolvere i problemi di precipitazione)
• Idrossido di alluminio (ATH): 20-25 phr (grado submicronico, 0,2-1,0 μm, per migliorare l'indice di ossigeno e la compattezza del carbone)
• MCA: 5-8 phr (meccanismo in fase gassosa, sinergico con AHP nella fase condensata)
• Borato di zinco: 3-5 phr (favorisce la formazione di carbone ceramico e inibisce la combustione lenta)

Prestazioni previste:

• Indice di ossigeno (LOI): ≥32% (PU puro ≈22%);
• Classificazione UL94: V-0 (spessore 1,6 mm);
• Conduttività termica: 0,45-0,55 W/m·K (contribuita da ATH e borato di zinco);
• Controllo della viscosità: 25.000-30.000 cP (trattamento superficiale necessario per prevenire la sedimentazione).

Processo chiave:

• L'AHP deve essere pre-disperso nel componente poliolo (Parte A) per evitare una reazione prematura con l'isocianato (Parte B);
• L'ATH dovrebbe essere modificato con un agente accoppiante silanico (ad esempio, KH-550) per migliorare il legame interfacciale.

2. Formulazione generale a basso costo (per sigillatura di costruzioni, incollaggio di mobili, target UL94 V-1)

Combinazione di ritardanti di fiamma del nucleo:

• Idrossido di alluminio (ATH): 30-40 phr (ritardante di fiamma di tipo riempitivo, economico, di grado micron standard);
• Polifosfato di ammonio (APP): 10-15 phr (combinato con MCA per un sistema intumescente, in sostituzione degli agenti alogenati);
• MCA: 5-7 phr (rapporto con APP 1:2~1:3, favorisce la formazione di schiuma e l'isolamento dell'ossigeno);
• Borato di zinco: 5 phr (soppressione del fumo, formazione di carbone ausiliario).

Prestazioni previste:

• LOI: ≥28%;
• Classificazione UL94: V-1;
• Riduzione dei costi: ~30% (rispetto alla formulazione ad alta resistenza alla fiamma);
• Mantenimento della resistenza alla trazione: ≥80% (l'APP richiede l'incapsulamento per evitare l'idrolisi).

Processo chiave:

• L'APP deve essere microincapsulata (ad esempio con resina melaminica-formaldeide) per evitare l'assorbimento di umidità e la formazione di bolle;
• Aggiungere 1-2 phr di silice pirogenica idrofobica (ad esempio Aerosil R202) per evitare il sedimento.

3. Formulazione a bassa viscosità e facile da processare (per incollaggi elettronici di precisione che richiedono elevata fluidità)

Combinazione di ritardanti di fiamma del nucleo:

• Ipofosfito di alluminio (AHP): 5-8 phr (nanodimensionato, D50 ≤1 μm);
• Ritardante di fiamma al fosforo organico liquido (alternativa al BDP): 8-10 phr (ad esempio, derivati ​​del DMMP a base di fosforo senza alogeni, mantenendo la viscosità);
• Idrossido di alluminio (ATH): 15 phr (composito di allumina sferica, bilanciamento della conduttività termica);
• MCA: 3-5 ore

Prestazioni previste:

• Intervallo di viscosità: 10.000-15.000 cP (vicino ai sistemi ritardanti di fiamma liquidi);
• Resistenza alla fiamma: UL94 V-0 (migliorata con fosforo liquido);
• Conduttività termica: ≥0,6 W/m·K (contribuita dall'allumina sferica).

Processo chiave:

• L'AHP e l'allumina sferica devono essere miscelati e dispersi sotto elevato taglio (≥2000 giri/min);
• Aggiungere 4-6 phr di essiccante a setaccio molecolare alla Parte B per impedire l'assorbimento di umidità da parte dell'AHP.

4. Punti tecnici composti e soluzioni alternative

1. Meccanismi sinergici:

• AHP + MCA:L'AHP favorisce la disidratazione e la carbonizzazione, mentre l'MCA rilascia azoto gassoso durante il riscaldamento, formando uno strato di carbonizzazione a nido d'ape.
• ATH + borato di zinco:L'ATH assorbe calore (1967 J/g) e il borato di zinco forma uno strato di vetro borato che ricopre la superficie.

2. Ritardanti di fiamma alternativi:

• Derivati ​​del polifosfazene:Alta efficienza ed ecocompatibilità, con utilizzo del sottoprodotto HCl;
• Resina epossidica siliconica (ESR):In combinazione con AHP, riduce il carico totale (18% per V-0) e migliora le proprietà meccaniche.

3. Controllo del rischio di processo:

• Sedimentazione:Agenti anti-sedimentazione (ad esempio, tipi modificati con poliurea) richiesti se la viscosità è <10.000 cP;
• Inibizione della polimerizzazione:Evitare l'uso eccessivo di ritardanti di fiamma alcalini (ad esempio MCA) per evitare interferenze con le reazioni degli isocianati.

5. Raccomandazioni per l'implementazione

• Dare priorità al test della formulazione ad alta resistenza alla fiamma: AHP rivestito + ATH submicronico (dimensione media delle particelle 0,5 μm) a AHP:ATH:MCA = 10:20:5 per l'ottimizzazione iniziale.
• Test chiave:
  → LOI (GB/T 2406.2) e combustione verticale UL94;
  → Forza di adesione dopo cicli termici (-30℃~100℃, 200 ore);
  → Precipitazione ritardante di fiamma dopo invecchiamento accelerato (60℃/7d).

Tabella di formulazione dei ritardanti di fiamma