Огнестойкие составы полиуретанового клеевого порошка AB

Огнестойкие составы полиуретанового клеевого порошка AB
Исходя из потребности в безгалогенных огнезащитных составах для полиуретановых АБ-клеев, а также с учетом характеристик и синергетического эффекта 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 направлены на оптимизацию эффективности огнезащиты, совместимости физических характеристик и технологической осуществимости:

1. Высокоогнестойкая формула (для заливки электроники, герметизации батарей, соответствует стандарту UL94 V-0)

Основная огнезащитная комбинация:

• Гипофосфит алюминия (ГФА): 8-12 частей на 100 частей смолы (рекомендуется использовать полиуретановое покрытие на водной основе для решения проблем с осаждением).
• Гидроксид алюминия (ATH): 20-25 частей на 100 частей каучука (субмикронный сорт, 0,2-1,0 мкм, для повышения кислородного индекса и плотности коксового остатка).
• MCA: 5-8 phr (газофазный механизм, синергетический с AHP в конденсированной фазе)
• Борат цинка: 3-5 частей на 100 частей металла (способствует образованию керамического обугленного слоя и препятствует тлению).

Ожидаемые результаты:

• Кислородный индекс (LOI): ≥32% (чистый полиуретан ≈22%);
• Класс защиты UL94: V-0 (толщина 1,6 мм);
• Теплопроводность: 0,45–0,55 Вт/м·К (обусловлена ​​аморфным гидроксидом железа и боратом цинка);
• Контроль вязкости: 25 000–30 000 сП (требуется обработка поверхности для предотвращения осаждения).

Ключевой процесс:

• AHP необходимо предварительно диспергировать в полиольном компоненте (часть А), чтобы избежать преждевременной реакции с изоцианатом (часть В);
• Для улучшения межфазного сцепления ATH следует модифицировать силановым связующим агентом (например, KH-550).

2. Недорогой универсальный состав (для герметизации строительных конструкций, склеивания мебели, соответствует стандарту UL94 V-1)

Основная огнезащитная комбинация:

• Гидроксид алюминия (ATH): 30-40 частей на 100 частей алюминия (стандартный микронный класс, экономичный, огнестойкий наполнитель);
• Полифосфат аммония (APP): 10-15 частей на 100 частей смолы (в сочетании с MCA для создания вспучивающейся системы, заменяя галогенированные агенты);
• MCA: 5-7 частей на 100 частей смолы (соотношение с APP 1:2~1:3, способствует пенообразованию и изоляции от кислорода);
• Борат цинка: 5 частей на 100 частей смолы (подавляет дымообразование, способствует образованию вспомогательного угля).

Ожидаемые результаты:

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

Ключевой процесс:

• Для предотвращения поглощения влаги и образования пузырьков APP необходимо микрокапсулировать (например, с помощью меламинформальдегидной смолы);
• Добавьте 1-2 части гидрофобного осажденного диоксида кремния (например, Aerosil R202) для предотвращения оседания.

3. Низковязкая, простая в применении рецептура (для прецизионного соединения электронных компонентов, требующего высокой текучести)

Основная огнезащитная комбинация:

• Гипофосфит алюминия (ГФА): 5-8 частей на 100 частей смолы (наноразмерный, D50 ≤1 мкм);
• Жидкий органический фосфорсодержащий антипирен (альтернатива BDP): 8-10 частей на 100 частей смолы (например, безгалогенные фосфорсодержащие производные DMMP, сохраняющие вязкость);
• Гидроксид алюминия (ATH): 15 phr (сферический композит из оксида алюминия, обеспечивающий баланс теплопроводности);
• MCA: 3-5 фр.

Ожидаемые результаты:

• Диапазон вязкости: 10 000–15 000 сП (близко к жидкостным огнезащитным системам);
• Огнестойкость: UL94 V-0 (улучшена за счет жидкого фосфора);
• Теплопроводность: ≥0,6 Вт/м·К (обусловлена ​​сферическими частицами оксида алюминия).

Ключевой процесс:

• AHP и сферический оксид алюминия необходимо смешивать и диспергировать совместно при высоком сдвиговом напряжении (≥2000 об/мин);
• Добавьте 4-6 частей на 100 частей смолы (phr) осушителя на основе молекулярного сита в компонент B, чтобы предотвратить поглощение влаги AHP.

4. Уравновешивание технических аспектов и альтернативных решений.

1. Синергетические механизмы:

• AHP + MCA:AHP способствует обезвоживанию и обугливанию, в то время как MCA при нагревании выделяет газообразный азот, образуя сотовидный слой обугливания.
• ATH + борат цинка:АТГ поглощает тепло (1967 Дж/г), а борат цинка образует слой боратного стекла, покрывающий поверхность.

2. Альтернативные огнестойкие добавки:

• Производные полифосфазена:Высокоэффективный и экологичный, с использованием побочного продукта — соляной кислоты;
• Эпоксидно-силиконовая смола (ЭСС):В сочетании с AHP это снижает общую нагрузку (на 18% для V-0) и улучшает механические свойства.

3. Контроль производственных рисков:

• Осаждение:При вязкости <10 000 сП необходимы противоосаждающие агенты (например, модифицированные полимочевиной);
• Лечение ингибирования:Избегайте чрезмерного использования щелочных антипиренов (например, МСА), чтобы предотвратить их взаимодействие с изоцианатными реакциями.

5. Рекомендации по внедрению

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

Таблица рецептур огнестойких материалов