Безгалогенная огнестойкая формула для системы покрытий из ТПУ с использованием растворителя ДМФ

Безгалогенная огнестойкая формула для системы покрытий из ТПУ с использованием растворителя ДМФ

Для систем покрытий из ТПУ с использованием диметилформамида (ДМФ) в качестве растворителя требуется систематическая оценка применения гипофосфита алюминия (ГФА) и бората цинка (БЦ) в качестве антипиренов. Ниже представлен подробный анализ и план реализации:

I. Анализ целесообразности применения гипофосфита алюминия (ГФА)

1. Механизм огнезащиты и его преимущества

• Механизм:
• При высоких температурах разлагается с образованием фосфорной и метафосфорной кислот, способствуя образованию коксового остатка в ТПУ (огнестойкость в конденсированной фазе).
• Высвобождает радикалы PO·, прерывая цепные реакции горения (замедление распространения пламени в газовой фазе).
• Преимущества:
• Не содержит галогенов, имеет низкое дымообразование, низкую токсичность, соответствует требованиям RoHS/REACH.
• Обладает хорошей термической стабильностью (температура разложения ≈300 °C), подходит для процессов сушки ТПУ (обычно <150 °C).

2. Проблемы и решения, возникающие при применении.

3. Рекомендуемая рецептура и технологический процесс

• Пример формулировки:
• Основа из ТПУ/ДМФ: 100 частей на 100 частей смолы.
• Модифицированный по поверхности AHP: 20 phr
• Борат цинка (ZB): 5 phr (синергетический эффект подавления дыма)
• Диспергатор (BYK-110): 1,5 phr
• Ключевые моменты процесса:
• Предварительно смешайте AHP с диспергатором и частью DMF при высоком сдвиговом напряжении (≥3000 об/мин, 30 мин), затем смешайте с суспензией TPU.
• Сушка после нанесения покрытия: 120-150 °C, увеличить время на 10% для обеспечения полного испарения ДМФ.

II. Анализ целесообразности использования бората цинка (ZB)

1. Механизм огнезащиты и его преимущества

• Механизм:
• При высоких температурах образует слой стекла B₂O₃, блокирующий доступ кислорода и тепла (огнестойкость в конденсированной фазе).
• Высвобождает связанную воду (~13%), разбавляя легковоспламеняющиеся газы и охлаждая систему.
• Преимущества:
• Сильный синергетический эффект с AHP или тригидроксидом алюминия (ATH).
• Превосходное подавление дыма, идеально подходит для применений с низким уровнем дымообразования.

2. Проблемы и решения, возникающие при применении.

3. Рекомендуемая рецептура и технологический процесс

• Пример формулировки:
• Основа из ТПУ/ДМФ: 100 частей на 100 частей смолы.
• Наноразмерный ZB: 8 phr
• AHP: 15 phr
• Смачиватель (Tego 750W): 1 часть в час.
• Ключевые моменты процесса:
• Перед смешиванием с суспензией ТПУ необходимо предварительно диспергировать ZB в ДМФ методом шарового измельчения (размер частиц ≤2 мкм).
• Увеличьте время сушки (например, до 30 минут), чтобы избежать влияния остаточной влаги на огнестойкость.

III. Синергетическая оценка системы AHP + ZB

1. Синергетический огнезащитный эффект

• Синергия газовой и конденсированной фаз:
• AHP обеспечивает фосфор для обугливания, а ZB стабилизирует слой обугливания и подавляет послесвечение.
• Суммарный кислородный индекс: 28-30%, достижимо значение UL94 V-0 (1,6 мм).
• Подавление дыма:
• ZB снижает выбросы дыма более чем на 50% (тест с конусным калориметром).

2. Рекомендации по балансировке производительности

• Компенсация за механическое имущество:
• Для поддержания гибкости (удлинение >300%) добавьте 2-3% пластификатора ТПУ (например, поликапролактонового полиола).
• Для минимизации потери прочности на разрыв используйте ультрадисперсные порошки (AHP/ZB <2 мкм).
• Контроль стабильности процесса:
• Для равномерного покрытия необходимо поддерживать вязкость суспензии на уровне 2000-4000 сП (Brookfield RV, шпиндель 4, 20 об/мин).

IV. Сравнение с жидкими антипиренами на основе растворителей

V. Рекомендуемые этапы внедрения

1. Лабораторные испытания:

• Оцените эффективность методов AHP/ZB как по отдельности, так и в комбинации (градиентная нагрузка: 10%, 15%, 20%).
• Оцените стабильность дисперсии (отсутствие осаждения через 24 часа), изменения вязкости и однородность покрытия.

1. Пилотная валидация:

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

1. Подготовка к масштабированию:

• В сотрудничестве с поставщиками разработать предварительно диспергированные мастербатчи AHP/ZB (на основе ДМФ) для упрощения производства.

VI. Заключение

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

1. Модификация поверхности + высокоскоростная дисперсияприменяется для предотвращения агломерации частиц.
2. AHP (основной) + ZB (синергист)обеспечивает баланс между эффективностью и стоимостью.
3. Длявысокая прозрачность/гибкостьВ соответствии с требованиями, жидкие фосфорно-азотные антипирены (например, Levagard 4090N) остаются предпочтительными.

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

Email: lucy@taifeng-fr.com