فرمولاسیون‌های مقاوم در برابر شعله پودر چسب پلی اورتان AB

فرمولاسیون‌های مقاوم در برابر شعله پودر چسب پلی اورتان AB
بر اساس تقاضا برای فرمولاسیون‌های ضد شعله بدون هالوژن برای چسب‌های پلی اورتان AB، همراه با ویژگی‌ها و اثرات هم‌افزایی ضد شعله‌هایی مانند هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP)، هیدروکسید آلومینیوم (ATH)، بورات روی و سیانورات ملامین (MCA)، سه طرح ترکیبی زیر طراحی شده‌اند. این فرمولاسیون‌ها بدون کلر هستند و بر بهینه‌سازی راندمان ضد شعله، سازگاری عملکرد فیزیکی و امکان‌سنجی فرآیند تمرکز دارند:

۱. فرمولاسیون با مقاومت بالا در برابر شعله (برای گلدان‌های الکترونیکی، کپسوله‌سازی باتری، مطابق با استاندارد UL94 V-0)

ترکیب بازدارنده شعله هسته:

• هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP): 8-12 phr (نوع پوشش داده شده با پلی اورتان پایه آب برای رفع مشکلات رسوب توصیه می‌شود)
• هیدروکسید آلومینیوم (ATH): 20-25 phr (درجه زیر میکرون، 0.2-1.0 میکرومتر، برای افزایش شاخص اکسیژن و فشردگی زغال)
• MCA: 5-8 phr (مکانیسم فاز گازی، در فاز تغلیظ شده با AHP هم‌افزایی دارد)
• بورات روی: ۳-۵ phr (تشکیل زغال سرامیکی را افزایش داده و از سوختن آن جلوگیری می‌کند)

عملکرد مورد انتظار:

• شاخص اکسیژن (LOI): ≥32% (PU خالص ≈22%)؛
• رتبه‌بندی UL94: V-0 (ضخامت ۱.۶ میلی‌متر)؛
• رسانایی حرارتی: 0.45-0.55 W/m·K (ناشی از ATH و بورات روی)؛
• کنترل ویسکوزیته: ۲۵۰۰۰-۳۰۰۰۰ سانتی‌پواز (برای جلوگیری از رسوب‌گذاری، عملیات سطحی لازم است).

فرآیند کلیدی:

• AHP باید از قبل در جزء پلی‌ال (بخش A) پراکنده شود تا از واکنش زودرس با ایزوسیانات (بخش B) جلوگیری شود.
• ATH باید با یک عامل اتصال سیلان (مثلاً KH-550) اصلاح شود تا پیوند بین سطحی افزایش یابد.

۲. فرمولاسیون عمومی کم‌هزینه (برای آب‌بندی ساختمانی، اتصال مبلمان، مطابق با استاندارد UL94 V-1)

ترکیب بازدارنده شعله هسته:

• هیدروکسید آلومینیوم (ATH): 30-40 phr (ماده‌ی ضد حریق پرکننده با درجه‌ی استاندارد میکرون، مقرون به صرفه)؛
• پلی فسفات آمونیوم (APP): 10-15 phr (همراه با MCA برای سیستم متورم شونده، جایگزین عوامل هالوژنه)؛
• MCA: 5-7 phr (نسبت به APP 1:2 ~ 1:3، باعث کف کردن و جداسازی اکسیژن می‌شود)؛
• بورات روی: ۵ phr (مهار دود، تشکیل زغال کمکی).

عملکرد مورد انتظار:

• LOI: ≥28%؛
• رتبه‌بندی UL94: V-1؛
• کاهش هزینه: حدود ۳۰٪ (در مقایسه با فرمولاسیون با مقاومت بالا در برابر شعله)؛
• حفظ استحکام کششی: ≥80٪ (APP برای جلوگیری از هیدرولیز نیاز به کپسوله شدن دارد).

فرآیند کلیدی:

• برای جلوگیری از جذب رطوبت و تشکیل حباب، APP باید میکروکپسوله شود (مثلاً با رزین ملامین-فرمالدئید).
• برای جلوگیری از ته نشینی، ۱ تا ۲ واحد سیلیس بخار آبگریز (مثلاً Aerosil R202) اضافه کنید.

۳. فرمولاسیون با ویسکوزیته پایین و فرآیند آسان (برای اتصال قطعات الکترونیکی دقیق، که نیاز به جریان‌پذیری بالا دارند)

ترکیب بازدارنده شعله هسته:

• هیپوفسفیت آلومینیوم (AHP): 5-8 phr (نانوذرات، D50 ≤1 میکرومتر)؛
• بازدارنده شعله فسفر آلی مایع (جایگزین BDP): 8-10 phr (به عنوان مثال، مشتقات DMMP مبتنی بر فسفر بدون هالوژن، با حفظ ویسکوزیته)؛
• هیدروکسید آلومینیوم (ATH): 15 phr (کامپوزیت آلومینای کروی، با رسانایی حرارتی متعادل)؛
• MCA: ۳-۵ واحد

عملکرد مورد انتظار:

• محدوده ویسکوزیته: ۱۰۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ سانتی‌پواز (نزدیک به سیستم‌های مقاوم در برابر شعله مایع)؛
• مقاومت در برابر شعله: UL94 V-0 (تقویت شده توسط فسفر مایع)؛
• رسانایی حرارتی: ≥0.6 W/m·K (ناشی از آلومینای کروی).

فرآیند کلیدی:

• AHP و آلومینای کروی باید با هم مخلوط شده و تحت نیروی برشی بالا (≥2000 دور در دقیقه) پراکنده شوند.
• برای جلوگیری از جذب رطوبت AHP، جاذب رطوبت غربال مولکولی 4-6 phr را به قسمت B اضافه کنید.

۴. ترکیب نکات فنی و راه‌حل‌های جایگزین

۱. مکانیسم‌های هم‌افزایی:

• AHP + MCA:AHP باعث کم آبی و زغالی شدن می‌شود، در حالی که MCA هنگام گرم شدن گاز نیتروژن آزاد می‌کند و یک لایه زغال مانند لانه زنبوری تشکیل می‌دهد.
• ATH + بورات روی:ATH گرما را جذب می‌کند (1967 J/g) و بورات روی یک لایه شیشه‌ای بورات برای پوشاندن سطح تشکیل می‌دهد.

۲. مواد ضد حریق جایگزین:

• مشتقات پلی فسفازن:راندمان بالا و سازگار با محیط زیست، با استفاده از HCl به عنوان محصول جانبی؛
• رزین سیلیکون اپوکسی (ESR):وقتی با AHP ترکیب می‌شود، کل بارگذاری را کاهش می‌دهد (۱۸٪ برای V-0) و خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشد.

۳. کنترل ریسک فرآیند:

• رسوب گذاری:اگر ویسکوزیته کمتر از 10000 سانتی‌پواز باشد، استفاده از عوامل ضد ته‌نشینی (مثلاً انواع اصلاح‌شده با پلی‌اوره) الزامی است.
• مهار پخت:برای جلوگیری از تداخل با واکنش‌های ایزوسیانات، از مصرف بیش از حد مواد ضد حریق قلیایی (مانند MCA) خودداری کنید.

۵. توصیه‌های اجرایی

• برای بهینه‌سازی اولیه، آزمایش فرمولاسیون با مقاومت بالا در برابر شعله را در اولویت قرار دهید: AHP پوشش‌دار + ATH زیر میکرون (اندازه ذرات متوسط ​​0.5 میکرومتر) با نسبت AHP:ATH:MCA = 10:20:5.
• آزمون‌های کلیدی:
  → LOI (GB/T 2406.2) و UL94 سوزاندن عمودی؛
  → استحکام اتصال پس از چرخه حرارتی (-30℃~100℃، 200 ساعت)؛
  → رسوب بازدارنده شعله پس از پیری تسریع شده (60℃/7 روز).

جدول فرمولاسیون بازدارنده شعله