Formulazioni ignifughe in polvere adesiva poliuretanica AB

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

1. Formula ad elevata resistenza alla fiamma (per incapsulamento di componenti elettronici e batterie, obiettivo UL94 V-0)

Combinazione principale di ritardanti di fiamma:

• Ipofosfito di alluminio (AHP): 8-12 phr (si consiglia il tipo rivestito in poliuretano a base acquosa 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 in fase condensata)
• Borato di zinco: 3-5 phr (favorisce la formazione di residui carboniosi ceramici 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 (contributo di 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 predisperso nel componente poliolo (Parte A) per evitare una reazione prematura con l'isocianato (Parte B);
• L'ATH dovrebbe essere modificato con un agente di accoppiamento silanico (ad esempio, KH-550) per migliorare il legame interfacciale.

2. Formula generale a basso costo (per sigillatura in edilizia, incollaggio di mobili, obiettivo UL94 V-1)

Combinazione principale di ritardanti di fiamma:

• Idrossido di alluminio (ATH): 30-40 phr (ritardante di fiamma di tipo riempitivo, standard, a basso costo e di grado micrometrico);
• Polifosfato di ammonio (APP): 10-15 phr (in combinazione 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 ausiliaria di carbone).

Prestazioni previste:

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

Processo chiave:

• L'APP deve essere microincapsulata (ad esempio, con resina melammina-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 prevenire la sedimentazione.

3. Formula a bassa viscosità e di facile utilizzo (per incollaggi di componenti elettronici di precisione che richiedono un'elevata fluidità)

Combinazione principale di ritardanti di fiamma:

• Ipofosfito di alluminio (AHP): 5-8 phr (di dimensioni nanometriche, D50 ≤1 μm);
• Ritardante di fiamma organico liquido a base di fosforo (alternativa al BDP): 8-10 phr (ad esempio, derivati ​​del DMMP a base di fosforo privi di alogeni, che mantengono la viscosità);
• Idrossido di alluminio (ATH): 15 phr (composito di allumina sferica, che bilancia la conduttività termica);
• MCA: 3-5 phr.

Prestazioni previste:

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

Processo chiave:

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

4. Combinazione di aspetti tecnici 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 carbonizzato 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:Efficiente ed ecocompatibile, con utilizzo del sottoprodotto HCl;
• Resina epossisilicosa (ESR):Se combinato con AHP, riduce il carico totale (del 18% per V-0) e migliora le proprietà meccaniche.

3. Controllo del rischio di processo:

• Sedimentazione:Se la viscosità è inferiore a 10.000 cP, è necessario utilizzare agenti antisedimentanti (ad esempio, tipi modificati con poliurea).
• Inibizione della guarigione:Evitare l'uso eccessivo di ritardanti di fiamma alcalini (ad esempio, MCA) per prevenire interferenze con le reazioni degli isocianati.

5. Raccomandazioni per l'attuazione

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

Tabella delle formulazioni ignifughe