Технология разработки и обработки безгалогенных огнестойких составов для эпоксидных смол
Заказчик запрашивает экологически чистый, не содержащий галогенов и тяжелых металлов огнестойкий состав, подходящий для эпоксидных смол с ангидридной системой отверждения, соответствующий стандарту UL94-V0. Отвердитель должен быть высокотемпературным эпоксидным отвердителем с температурой стеклования (Tg) выше 125°C, требующим термообработки при 85–120°C и медленной реакции при комнатной температуре. Ниже приведена подробная рецептура, запрошенная заказчиком.
I. Система огнестойких составов
1. Основная огнезащитная система: синергия фосфора и азота.
Таблица информации об огнестойких материалах
| Огнестойкий | Механизм | Рекомендуемая загрузка | Примечания |
|---|---|---|---|
| гипофосфит алюминия | Огнестойкость в конденсированной фазе, образование слоя обугливания из фосфата алюминия. | 10–15% | Основной антипирен, температура разложения >300°C. |
| Полифосфат аммония (APP) | Огнестойкость за счет вспучивающихся свойств, синергически взаимодействующая с гипофосфитом алюминия. | 5–10% | Требуется кислотостойкое ПАП (прикладное пылеуказание). |
| Меламинцианурат (МКА) | Источник азота, усиливает синергию фосфора, подавляет дымообразование. | 3–5% | Уменьшает капание |
2. Вспомогательные огнезащитные средства и синергисты
Таблица с информацией о вспомогательных огнезащитных средствах
| Огнестойкий | Механизм | Рекомендуемая загрузка | Примечания |
|---|---|---|---|
| борат цинка | Способствует образованию нагара, подавляет послесвечение. | 2–5% | Избыточное количество может замедлить процесс затвердевания. |
| Мелкодисперсный гидроксид алюминия | Эндотермическое охлаждение, подавление дыма | 5–8% | Контрольная нагрузка (во избежание снижения температуры стеклования) |
3. Пример формулировки (общая нагрузка: 20–30%)
Базовый состав (относительно общего содержания смолы)
| Компонент | Содержание (относительно смолы) |
|---|---|
| гипофосфит алюминия | 12% |
| ПРИЛОЖЕНИЕ | 8% |
| МКА | 4% |
| борат цинка | 3% |
| гидроксид алюминия | 5% |
| Полная загрузка | 32% (можно регулировать до 25–30%) |
II. Ключевые этапы обработки
1. Смешивание и диспергирование
А. Подготовка к лечению:
- Высушите гипофосфит алюминия, APP и MCA при температуре 80°C в течение 2 часов (это предотвратит впитывание влаги).
- Неорганические наполнители (гидроксид алюминия, борат цинка) следует обрабатывать силановым связующим агентом (например, KH-550).
Б. Последовательность смешивания:
- Эпоксидная смола + антипирены (60 °C, перемешивать в течение 1 часа)
- Добавьте ангидридный отвердитель (поддерживайте температуру ниже 80°C).
- Вакуумная дегазация (-0,095 МПа, 30 мин)
2. Процесс отверждения
Поэтапная полимеризация (обеспечивает баланс между огнестойкостью и высокой температурой стеклования):
- 85 °C / 2 ч (медленное начало, уменьшает образование пузырьков)
- 120 °C / 2 ч (обеспечивает полное протекание реакции с ангидридом)
- 150 °C / 1 ч (увеличивает плотность сшивания, Tg > 125 °C)
3. Ключевые моменты
- Контроль вязкости: если вязкость слишком высока, добавьте 5% реактивного эпоксидного разбавителя (например, AGE).
- Замедленное отверждение: используйте метилгексагидрофталевый ангидрид (MeHHPA) или добавьте 0,2% 2-этил-4-метилимидазола (замедляет реакцию при комнатной температуре).
III. Проверка и корректировка производительности
1. Огнестойкость:
- Тест UL94 V0 (толщина 1,6 мм): обеспечить время горения <10 секунд, отсутствие капель.
- В случае неудачи: увеличьте дозу гипофосфита алюминия (+3%) или APP (+2%).
2. Тепловые характеристики:
- Определение температуры стеклования методом ДСК: если температура стеклования <125°C, восстановите гидроксид алюминия (снижает температуру стеклования из-за эндотермического эффекта).
3. Механические свойства:
- Если прочность на изгиб снижается, добавьте 1–2% нанокремнезема для армирования.
IV. Возможные проблемы и решения
Таблица проблем и решений, связанных с огнезащитными материалами.
| Проблема | Причина | Решение |
|---|---|---|
| Неполное затвердевание | Поглощение влаги или изменение pH из-за антипиренов | Перед сушкой наполнителей используйте кислотостойкий APP. |
| Плохая текучесть смолы | Чрезмерная загрузка наполнителя | Снизьте концентрацию гидроксида алюминия до 3% или добавьте разбавитель. |
| Сбой UL94 | Недостаточная синергия ПН | Увеличьте концентрацию MCA (до 6%) или гипофосфита алюминия (до 15%). |
V. Альтернативный состав (при необходимости)
Замените часть APP производными от DOPO (например, DOPO-HQ):
- 8% DOPO-HQ + 10% гипофосфита алюминия снижают общую концентрацию (~18%), сохраняя при этом эксплуатационные характеристики.
Такое сочетание обеспечивает баланс между огнестойкостью, экологической безопасностью и устойчивостью к высоким температурам. Перед началом полномасштабного производства рекомендуется провести небольшие испытания (500 г).
More info., pls contact lucy@taifeng-fr.com
Дата публикации: 25 июля 2025 г.
