Безгалогеновый огнезащитный состав для систем покрытия ТПУ с использованием растворителя ДМФ

Безгалогеновый огнезащитный состав для систем покрытия ТПУ с использованием растворителя ДМФ

Для систем покрытий ТПУ, использующих диметилформамид (ДМФ) в качестве растворителя, применение гипофосфита алюминия (АГФ) и бората цинка (БЦ) в качестве антипиренов требует систематической оценки. Ниже представлен подробный анализ и план внедрения:

I. Анализ осуществимости производства гипофосфита алюминия (AHP)

1. Механизм и преимущества огнестойкости

• Механизм:
• Разлагается при высоких температурах с образованием фосфорной и метафосфорной кислот, способствующих образованию углерода в ТПУ (конденсированная фаза антипирена).
• Высвобождает радикалы PO·, прерывая цепные реакции горения (замедление горения в газовой фазе).
• Преимущества:
• Не содержит галогенов, малодымный, малотоксичный, соответствует RoHS/REACH.
• Хорошая термическая стабильность (температура разложения ≈300°C), подходит для процессов сушки ТПУ (обычно <150°C).

2. Проблемы применения и их решения

3. Рекомендуемая рецептура и процесс

• Пример формулировки:
• Основа ТПУ/ДМФ: 100 частей на 100 частей
• Поверхностно-модифицированный AHP: 20 частей на 100 частей
• Борат цинка (ZB): 5 частей на 100 частей (синергия подавления дыма)
• Диспергатор (BYK-110): 1,5 мас.ч.
• Ключевые моменты процесса:
• Предварительно смешайте AHP с диспергатором и частичным ДМФ при высоком сдвиге (≥3000 об/мин, 30 мин), затем смешайте с суспензией TPU.
• Сушка после нанесения покрытия: 120–150 °C, увеличьте время на 10 % для обеспечения полного испарения ДМФ.

II. Анализ осуществимости производства бората цинка (ZB)

1. Механизм и преимущества огнестойкости

• Механизм:
• При высоких температурах образует слой стекла B₂O₃, который блокирует кислород и тепло (конденсированная фаза, замедляющая распространение пламени).
• Выделяет связанную воду (~13%), разбавляя горючие газы и охлаждая систему.
• Преимущества:
• Сильный синергетический эффект с AHP или тригидроксидом алюминия (ATH).
• Превосходное дымоподавление, идеально подходит для применений с низким уровнем дымообразования.

2. Проблемы применения и их решения

3. Рекомендуемая рецептура и процесс

• Пример формулировки:
• Основа ТПУ/ДМФ: 100 частей на 100 частей
• Наноразмерный ZB: 8 частей на 100 частей
• AHP: 15 частей на 100 частей
• Смачиватель (Tego 750W): 1 часть в час.
• Ключевые моменты процесса:
• Предварительно диспергируйте ZB в ДМФ путем измельчения в бисерной мельнице (размер частиц ≤2 мкм) перед смешиванием с суспензией ТПУ.
• Увеличьте время сушки (например, 30 мин), чтобы избежать влияния остаточной влаги на огнестойкость.

III. Синергетическая оценка системы AHP + ZB

1. Синергетические огнезащитные эффекты

• Синергия газовой и конденсированной фазы:
• AHP обеспечивает фосфор для обугливания, в то время как ZB стабилизирует слой обугливания и подавляет послесвечение.
• Комбинированный LOI: 28–30%, достижимо UL94 V-0 (1,6 мм).
• Подавление дыма:
• ZB снижает выбросы дыма более чем на 50% (испытание с помощью конусного калориметра).

2. Рекомендации по балансировке производительности

• Компенсация механических свойств:
• Добавьте 2–3 % пластификатора ТПУ (например, поликапролактонполиол) для сохранения гибкости (удлинение > 300 %).
• Используйте ультратонкие порошки (AHP/ZB <2 мкм), чтобы свести к минимуму потерю прочности на растяжение.
• Контроль стабильности процесса:
• Поддерживайте вязкость суспензии на уровне 2000–4000 сП (Brookfield RV, шпиндель 4, 20 об./мин) для равномерного покрытия.

IV. Сравнение с жидкими антипиренами на основе растворителей

V. Рекомендуемые шаги по внедрению

1. Лабораторные испытания:

• Оцените AHP/ZB по отдельности и в комбинации (градиентная нагрузка: 10%, 15%, 20%).
• Оценить стабильность дисперсии (отсутствие осадка через 24 часа), изменение вязкости и однородность покрытия.

1. Пилотная проверка:

• Оптимизируйте условия сушки (время/температура) и проверьте огнестойкость (UL94, LOI) и механические свойства.
• Сравните затраты: если AHP+ZB снижает затраты более чем на 30% по сравнению с жидкими антипиренами, то это экономически выгодно.

1. Подготовка к масштабированию:

• Сотрудничать с поставщиками для разработки предварительно диспергированных мастербатчей AHP/ZB (на основе ДМФ) для упрощения производства.

VI. Заключение

При контролируемых процессах диспергирования AHP и ZB могут служить эффективными антипиренами для покрытий TPU/DMF при условии:

1. Модификация поверхности + дисперсия с высоким сдвигомприменяется для предотвращения агломерации частиц.
2. AHP (первичный) + ZB (синергист)обеспечивает баланс между эффективностью и стоимостью.
3. Длявысокая прозрачность/гибкостьтребований предпочтительными остаются жидкие фосфорно-азотные ФАУ (например, Levagard 4090N).

Sichuan Taifeng New Flame Retardant Co., Ltd. (ISO и REACH)

Email: lucy@taifeng-fr.com