Referencyjna receptura środka zmniejszającego palność dla termoutwardzalnego kleju akrylowego
Aby spełnić wymagania normy UL94 V0 dotyczące ognioodporności klejów akrylowych utwardzanych termicznie, biorąc pod uwagę właściwości istniejących środków zmniejszających palność i specyfikę systemów utwardzanych termicznie, zaproponowano następującą zoptymalizowaną recepturę i kluczową analizę:
I. Zasady projektowania formulacji i wymagania dotyczące systemu termoutwardzalnego
- Musi odpowiadać temperaturze utwardzania (zwykle 120–180°C)
- Środki zmniejszające palność muszą być odporne na przetwarzanie w wysokiej temperaturze (aby uniknąć uszkodzenia w wyniku rozkładu)
- Zapewnienie stabilności dyspersji w układach o dużej gęstości usieciowania
- Zrównoważona wytrzymałość mechaniczna po utwardzeniu i skuteczność ognioodporności
II. Synergistyczny projekt systemu zmniejszającego palność
Funkcje zmniejszające palność i kompatybilność z tworzywami termoutwardzalnymi
| Środek zmniejszający palność | Podstawowa rola | Zgodność z tworzywami termoutwardzalnymi | Zalecane ładowanie |
|---|---|---|---|
| Ultra-drobny ATH | Główny FR: Odwodnienie endotermiczne, rozcieńczenie fazy gazowej | Wymaga modyfikacji powierzchni (zapobieganie aglomeracji) | ≤35% (nadmierne obciążenie zmniejsza usieciowanie) |
| Podfosforyn glinu | Synergista: Katalizator węglowy, wymiatacz rodników (PO·) | Temperatura rozkładu >300°C, nadaje się do utwardzania | 8–12% |
| Boran cynku | Wzmacniacz węgla drzewnego: tworzy szklistą barierę, redukuje dym | Działa synergicznie z ATH (Al-BO char) | 5–8% |
| MCA (cyjanuran melaminy) | FR w fazie gazowej: uwalnia NH₃, hamuje spalanie | Temp. rozkładu 250–300°C (temp. utwardzania <250°C) | 3–5% |
III. Zalecana formulacja (% wag.)
Wytyczne dotyczące przetwarzania komponentów
| Część | Stosunek | Notatki dotyczące przetwarzania kluczy |
|---|---|---|
| Żywica akrylowa termoutwardzalna | 45–50% | Typ o niskiej lepkości (np. akrylan epoksydowy) do dużych ilości wypełniacza |
| ATH modyfikowany powierzchniowo (D50 <5µm) | 25–30% | Wstępnie obrobiony silanem KH-550 |
| Podfosforyn glinu | 10–12% | Wstępnie zmieszany z ATH, dodawany partiami |
| Boran cynku | 6–8% | Dodano z MCA; zapobiega to degradacji przy wysokim ścinaniu |
| MCA | 4–5% | Mieszanie w późnym etapie przy niskiej prędkości (<250°C) |
| Dyspergator (BYK-2152 + wosk PE) | 1,5–2% | Zapewnia równomierne rozprowadzenie wypełniacza |
| Środek sprzęgający (KH-550) | 1% | Poddane wstępnej obróbce ATH/podfosforynem |
| Utwardzacz (BPO) | 1–2% | Aktywator niskotemperaturowy do szybkiego utwardzania |
| Środek antyosadowy (Aerosil R202) | 0,5% | Tiksotropowe anty-sedymentowanie |
IV. Krytyczne kontrole procesów
1. Proces dyspersji
- Wstępne przygotowanie: ATH i podfosforyn moczone w 5% roztworze KH-550/etanolu (2 godz., suszenie w 80°C)
- Sekwencja mieszania:
- Żywica + dyspergator → Mieszanie przy niskiej prędkości → Dodawanie modyfikowanego ATH/podfosforynu → Dyspersja przy wysokiej prędkości (2500 obr./min, 20 min) → Dodawanie boranu cynku/MCA → Mieszanie przy niskiej prędkości (aby uniknąć degradacji MCA)
- Sprzęt: Mieszalnik planetarny (odgazowanie próżniowe) lub młyn trójwalcowy (do proszków ultradrobnych)
2. Optymalizacja utwardzania
- Utwardzanie etapowe: 80°C/1 godz. (przed żelowaniem) → 140°C/2 godz. (po utwardzeniu, zapobieganie rozkładowi MCA)
- Kontrola ciśnienia: 0,5–1 MPa w celu zapobiegania osadzaniu się wypełniacza
3. Mechanizmy synergistyczne
- ATH + Podfosforyn: Tworzy węgiel wzmocniony AlPO₄, jednocześnie usuwając rodniki (PO·)
- Boran cynku + MCA: podwójna bariera gaz-ciało stałe (rozcieńczenie NH₃ + stopiona warstwa szklista)
V. Strategie dostrajania wydajności
Typowe problemy i rozwiązania
| Wydanie | Przyczyna główna | Rozwiązanie |
|---|---|---|
| Kapiący zapłon | Niska lepkość stopu | Zwiększyć MCA do 5% + podfosforyn do 12% lub dodać 0,5% mikroproszku PTFE |
| Kruchość po utwardzeniu | Nadmierne obciążenie ATH | Zredukuj ATH do 25% + 5% nano-CaCO₃ (wzmocnienie) |
| Sedymentacja magazynowa | Słaba tiksotropia | Zwiększ zawartość krzemionki do 0,8% lub przejdź na BYK-410 |
| LOI <28% | Niewystarczające FR w fazie gazowej | Dodaj 2% powlekanego czerwonego fosforu lub 1% nano-BN |
VI. Metryki walidacji
- UL94 V0: próbki o średnicy 3,2 mm, całkowity czas płomienia <50 s (bez zapłonu bawełny)
- LOI ≥30% (margines bezpieczeństwa)
- Pozostałość TGA >25% (800°C, N₂)
- Równowaga mechaniczna: wytrzymałość na rozciąganie >8 MPa, wytrzymałość na ścinanie >6 MPa
Najważniejsze wnioski
- Osiąga klasę V0 przy jednoczesnym zachowaniu integralności mechanicznej.
- Zalecane jest przeprowadzenie prób na małą skalę (50 g) przed skalowaniem.
- Aby uzyskać lepszą wydajność: można dodać 2–3% pochodnych DOPO (np. fosfafenantrenu).
Ta formuła zapewnia zgodność z rygorystycznymi normami dotyczącymi ognioodporności, optymalizując jednocześnie przetwarzalność i wydajność końcowego zastosowania.
Czas publikacji: 01-07-2025
