Полиуретановые AB-адгезионные порошковые огнестойкие составы

Полиуретановые AB-адгезионные порошковые огнестойкие составы
Учитывая потребность в безгалогеновых антипиреновых составах для полиуретановых AB-клеев, а также характеристики и синергетический эффект таких антипиренов, как гипофосфит алюминия (AHP), гидроксид алюминия (ATH), борат цинка и цианурат меламина (MCA), были разработаны следующие три схемы компаундирования. Эти составы не содержат хлора и ориентированы на оптимизацию эффективности антипиренов, совместимость физических характеристик и технологичность процесса:

1. Состав с высокой огнестойкостью (для герметизации электронных компонентов, инкапсуляции аккумуляторов, соответствие стандарту UL94 V-0)

Основная огнезащитная комбинация:

• Гипофосфит алюминия (AHP): 8–12 частей на 100 частей (водорастворимый полиуретановый тип, рекомендуемый для решения проблем с осадками)
• Гидроксид алюминия (ATH): 20–25 частей на 100 частей (субмикронный класс, 0,2–1,0 мкм, для повышения кислородного индекса и компактности угля)
• MCA: 5-8 частей на 100 частей (механизм газофазного действия, синергетический с AHP в конденсированной фазе)
• Борат цинка: 3–5 частей на 100 частей (способствует образованию керамического нагара и препятствует тлению)

Ожидаемая производительность:

• Кислородный индекс (КИ): ≥32% (чистый ПУ ≈22%);
• Рейтинг UL94: V-0 (толщина 1,6 мм);
• Теплопроводность: 0,45–0,55 Вт/м·К (благодаря ATH и борату цинка);
• Контроль вязкости: 25 000–30 000 сП (требуется обработка поверхности для предотвращения образования осадка).

Ключевой процесс:

• AHP необходимо предварительно диспергировать в полиольном компоненте (часть A), чтобы избежать преждевременной реакции с изоцианатом (часть B);
• Для улучшения межфазных связей ATH следует модифицировать с помощью силанового связующего агента (например, KH-550).

2. Недорогая общая формула (для герметизации конструкций, склеивания мебели, соответствует стандарту UL94 V-1)

Основная огнезащитная комбинация:

• Гидроксид алюминия (ATH): 30–40 частей на 100 частей (стандартный микронный класс, экономичный, наполнительный антипирен);
• Полифосфат аммония (АПП): 10–15 частей на 100 частей (в сочетании с МКА для получения вспучивающейся системы, заменяющей галогенированные агенты);
• MCA: 5-7 частей на 100 частей (соотношение с APP 1:2~1:3, способствует пенообразованию и изоляции кислорода);
• Борат цинка: 5 частей на 100 частей (подавление дыма, вспомогательное образование нагара).

Ожидаемая производительность:

• ППП: ≥28%;
• Рейтинг UL94: V-1;
• Снижение затрат: ~30% (по сравнению с составом с высокой огнестойкостью);
• Сохранение прочности на разрыв: ≥80% (APP требует инкапсуляции для предотвращения гидролиза).

Ключевой процесс:

• АПП должен быть микрокапсулирован (например, с помощью меламиноформальдегидной смолы), чтобы избежать впитывания влаги и образования пузырьков;
• Добавьте 1-2 части гидрофобного пирогенного диоксида кремния (например, Aerosil R202) для предотвращения оседания.

3. Низковязкая, легкообрабатываемая формула (для точного склеивания электронных компонентов, требующих высокой текучести)

Основная огнезащитная комбинация:

• Гипофосфит алюминия (AHP): 5-8 частей на 100 частей (наноразмерный, D50 ≤1 мкм);
• Жидкий органический фосфорсодержащий антипирен (альтернатива BDP): 8-10 частей на 100 частей (например, безгалогеновые производные DMMP на основе фосфора, сохраняющие вязкость);
• Гидроксид алюминия (ATH): 15 частей на сто частей (сферический композит на основе оксида алюминия, балансирующий теплопроводность);
• MCA: 3-5 частей на 100 частей.

Ожидаемая производительность:

• Диапазон вязкости: 10 000–15 000 сП (близко к жидким антипиреновым системам);
• Огнестойкость: UL94 V-0 (улучшена жидким фосфором);
• Теплопроводность: ≥0,6 Вт/м·К (благодаря сферическому оксиду алюминия).

Ключевой процесс:

• AHP и сферический оксид алюминия должны быть смешаны и диспергированы при высоком сдвиге (≥2000 об/мин);
• Добавьте 4–6 частей осушителя на основе молекулярного сита в Часть B, чтобы предотвратить поглощение влаги AHP.

4. Объединение технических моментов и альтернативных решений

1. Синергетические механизмы:

• AHP + MCA:AHP способствует дегидратации и обугливанию, тогда как MCA при нагревании выделяет газообразный азот, образуя слой угля, похожий на пчелиные соты.
• ATH + борат цинка:ATH поглощает тепло (1967 Дж/г), а борат цинка образует слой боратного стекла, покрывающий поверхность.

2. Альтернативные антипирены:

• Производные полифосфазена:Высокая эффективность и экологичность, с утилизацией побочного продукта HCl;
• Эпоксидно-силиконовая смола (ЭСС):В сочетании с AHP снижает общую нагрузку (18% для V-0) и улучшает механические свойства.

3. Контроль рисков процесса:

• Седиментация:Если вязкость <10 000 сП, требуются антиосаждающие агенты (например, модифицированные полимочевиной типы);
• Ингибирование отверждения:Избегайте использования чрезмерно щелочных антипиренов (например, МКА), чтобы не допустить вмешательства в реакции изоцианатов.

5. Рекомендации по внедрению

• Отдайте приоритет тестированию формулы с высокой огнестойкостью: покрытый AHP + субмикронный ATH (средний размер частиц 0,5 мкм) при соотношении AHP:ATH:MCA = 10:20:5 для первоначальной оптимизации.
• Ключевые тесты:
  → LOI (GB/T 2406.2) и UL94 вертикальное горение;
  → Прочность сцепления после термоциклирования (-30℃~100℃, 200 часов);
  → Выпадение огнезащитного покрытия после ускоренного старения (60℃/7 дней).

Таблица рецептур антипиренов