طراحی فرمول برای MCA و هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP) در پوشش جداکننده برای جلوگیری از شعله

طراحی فرمول برای MCA و هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP) در پوشش جداکننده برای جلوگیری از شعله

بر اساس الزامات خاص کاربر برای پوشش‌های جداکننده مقاوم در برابر شعله، ویژگی‌هایملامین سیانورات (MCA)وهیپوفسفیت آلومینیوم (AHP)به شرح زیر تجزیه و تحلیل می‌شوند:

۱. سازگاری با سیستم‌های دوغابی

• ام سی ای:
• سیستم‌های آبی:برای بهبود پراکندگی، نیاز به اصلاح سطح (مثلاً عوامل اتصال سیلان یا سورفکتانت‌ها) دارد؛ در غیر این صورت، ممکن است تجمع رخ دهد.
• سیستم‌های NMP:ممکن است در حلال‌های قطبی تورم جزئی نشان دهد (توصیه می‌شود: میزان تورم را پس از ۷ روز غوطه‌وری آزمایش کنید).
• فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP):
• سیستم‌های آبی:قابلیت پخش خوب، اما pH باید کنترل شود (شرایط اسیدی ممکن است باعث هیدرولیز شود).
• سیستم‌های NMP:پایداری شیمیایی بالا با حداقل خطر تورم.
  نتیجه‌گیری:AHP سازگاری بهتری را نشان می‌دهد، در حالی که MCA نیاز به اصلاح دارد.

۲. سازگاری اندازه ذرات و فرآیند پوشش‌دهی

• ام سی ای:
• D50 اصلی: حدود ۱ تا ۲ میکرومتر؛ برای کاهش اندازه ذرات نیاز به آسیاب کردن (مثلاً آسیاب شن و ماسه) دارد، اما ممکن است به ساختار لایه‌ای آن آسیب برساند و بر راندمان ضد شعله آن تأثیر بگذارد.
• یکنواختی پس از سنگ زنی باید تأیید شود (مشاهده SEM).
• فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP):
• D50 اصلی: معمولاً ≤5 میکرومتر؛ آسیاب کردن تا D50 0.5 میکرومتر/D90 1 میکرومتر قابل دستیابی است (آسیاب کردن بیش از حد ممکن است باعث افزایش ناگهانی ویسکوزیته دوغاب شود).
  نتیجه‌گیری:MCA سازگاری بهتری با اندازه ذرات و ریسک فرآیند پایین‌تری دارد.

۳. چسبندگی و مقاومت در برابر سایش

• ام سی ای:
• قطبیت پایین منجر به چسبندگی ضعیف با فیلم‌های جداکننده PE/PP می‌شود؛ به ۵ تا ۱۰ درصد چسب‌های پایه اکریلیک (مثلاً PVDF-HFP) نیاز دارد.
• ضریب اصطکاک بالا ممکن است نیاز به افزودن 0.5 تا 1 درصد نانوسیلیس برای بهبود مقاومت در برابر سایش داشته باشد.
• فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP):
• گروه‌های هیدروکسیل سطحی با جداکننده پیوندهای هیدروژنی تشکیل می‌دهند و چسبندگی را بهبود می‌بخشند، اما هنوز به ۳ تا ۵ درصد چسب پلی اورتان نیاز است.
• سختی بالاتر (Mohs ~3) ممکن است باعث ریزش ذرات ریز تحت اصطکاک طولانی مدت شود (نیاز به آزمایش چرخه‌ای دارد).
  نتیجه‌گیری:AHP عملکرد کلی بهتری ارائه می‌دهد اما نیاز به بهینه‌سازی binder دارد.

۴. پایداری حرارتی و خواص تجزیه‌پذیری

• ام سی ای:
• دمای تجزیه: ۲۶۰ تا ۳۱۰ درجه سانتیگراد؛ در دمای ۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد نمی‌تواند گاز تولید کند، که احتمالاً در جلوگیری از فرار حرارتی ناموفق است.
• فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP):
• دمای تجزیه: ۲۸۰ تا ۳۱۰ درجه سانتیگراد، همچنین برای تولید گاز در دمای پایین کافی نیست.
  مسئله کلیدی:هر دو در دمای بالاتر از محدوده هدف (۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد) تجزیه می‌شوند.راه حل ها:
• سینرژیست‌های دمای پایین (مثلاً فسفر قرمز میکروکپسوله شده، محدوده تجزیه: ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد) یا پلی فسفات آمونیوم اصلاح شده (APP، پوشش داده شده برای تنظیم تجزیه تا ۱۴۰ تا ۱۸۰ درجه سانتیگراد) را معرفی کنید.
• طراحیکامپوزیت MCA/APP (نسبت ۶:۴)برای بهره‌گیری از تولید گاز در دمای پایین APP + مهار شعله در فاز گازی MCA.

۵. مقاومت الکتروشیمیایی و خوردگی

• ام سی ای:
• ملامین از نظر الکتروشیمیایی بی‌اثر است، اما باقیمانده ملامین آزاد (با خلوص ≥۹۹.۵٪ مورد نیاز) می‌تواند تجزیه الکترولیت را کاتالیز کند.
• فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP):
• ناخالصی‌های اسیدی (مثلاً H₃PO₂) باید به حداقل برسند (آزمایش ICP: یون‌های فلزی ≤10 ppm) تا از تسریع هیدرولیز LiPF₆ جلوگیری شود.
  نتیجه‌گیری:هر دو به خلوص بالا (≥۹۹٪) نیاز دارند، اما خالص‌سازی MCA آسان‌تر است.

پیشنهاد راه‌حل جامع

1. انتخاب اولیه بازدارنده شعله:

• ترجیح داده شده:AHP (پراکندگی/چسبندگی متعادل) + سینرژیست دمای پایین (مثلاً ۵٪ فسفر قرمز میکروکپسوله شده).
• جایگزین:MCA اصلاح‌شده (پیوند شده با کربوکسیل برای پراکندگی آبی) + سینرژیست APP.

1. بهینه‌سازی فرآیند:

• فرمول دوغاب:AHP (90%) + چسب پلی اورتان (7%) + عامل مرطوب کننده (BYK-346، 0.5%) + ضد کف (2%).
• پارامترهای سنگ زنی:آسیاب شنی با دانه‌های ZrO₂ 0.3 میلی‌متری، 2000 دور در دقیقه، 2 ساعت (قطر هدف D90 ≤1 میکرومتر).

1. آزمایش‌های اعتبارسنجی:

• تجزیه حرارتی:TGA (کاهش وزن کمتر از ۱٪ در دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد/۲ ساعت؛ خروجی گاز در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد/۳۰ دقیقه از طریق GC-MS).
• پایداری الکتروشیمیایی:مشاهده SEM پس از 30 روز غوطه‌وری در 1M LiPF6 EC/DMC در دمای 60 درجه سانتیگراد.

توصیه نهایی

نه MCA و نه AHP به تنهایی تمام الزامات را برآورده نمی‌کنند.سیستم هیبریدیتوصیه می‌شود:

• AHP (ماتریس)+فسفر قرمز میکروکپسوله شده (مولد گاز دمای پایین)+نانو سیلیس₂(مقاومت در برابر سایش).
• با یک رزین آبی با چسبندگی بالا (مثلاً امولسیون کامپوزیت اکریلیک-اپوکسی) جفت کنید و اصلاح سطح را برای پایداری اندازه/پراکندگی ذرات بهینه کنید.
  آزمایش‌های بیشتربرای اعتبارسنجی هم‌افزایی حرارتی-الکتروشیمیایی مورد نیاز است.