Formeldesign för MCA och aluminiumhypofosfit (AHP) i separatorbeläggning för flamskyddsmedel

Formeldesign för MCA och aluminiumhypofosfit (AHP) i separatorbeläggning för flamskyddsmedel

Baserat på användarens specifika krav på flamskyddande separatorbeläggningar, egenskaperna hosMelamincyanurat (MCA)ochAluminiumhypofosfit (AHP)analyseras enligt följande:

1. Kompatibilitet med slamsystem

• MCA:
• Vattenhaltiga system:Kräver ytmodifiering (t.ex. silankopplingsmedel eller tensider) för att förbättra dispergerbarheten; annars kan agglomerering uppstå.
• NMP-system:Kan uppvisa lätt svullnad i polära lösningsmedel (rekommenderas: testsvällningshastigheten efter 7 dagars nedsänkning).
• AHP:
• Vattenhaltiga system:God dispergerbarhet, men pH-värdet måste kontrolleras (sura förhållanden kan orsaka hydrolys).
• NMP-system:Hög kemisk stabilitet med minimal svullnadsrisk.
  Slutsats:AHP visar bättre kompatibilitet, medan MCA kräver modifiering.

2. Partikelstorlek och anpassningsförmåga för beläggningsprocessen

• MCA:
• Ursprunglig D50: ~1–2 μm; kräver malning (t.ex. sandmalning) för att minska partikelstorleken, men kan skada dess skiktade struktur, vilket påverkar flamskyddsmedlets effektivitet.
• Likformigheten efter malning måste verifieras (SEM-observation).
• AHP:
• Ursprunglig D50: Typiskt ≤5 μm; slipning till D50 0,5 μm/D90 1 μm är möjlig (överdriven slipning kan orsaka viskositetstoppar i slammet).
  Slutsats:MCA har bättre anpassningsförmåga till partikelstorlek med lägre processrisk.

3. Vidhäftning och nötningsbeständighet

• MCA:
• Låg polaritet leder till dålig vidhäftning med PE/PP-separatorfilmer; kräver 5–10 % akrylbaserade bindemedel (t.ex. PVDF-HFP).
• Hög friktionskoefficient kan kräva att man tillsätter 0,5–1 % nano-SiO₂ för att förbättra slitstyrkan.
• AHP:
• Ythydroxylgrupper bildar vätebindningar med separatorn, vilket förbättrar vidhäftningen, men 3–5 % polyuretanbindemedel behövs fortfarande.
• Högre hårdhet (Mohs ~3) kan orsaka mikropartikelavgivning vid långvarig friktion (kräver cyklisk testning).
  Slutsats:AHP erbjuder bättre prestanda överlag men kräver optimering av bindemedel.

4. Termisk stabilitet och nedbrytningsegenskaper

• MCA:
• Sönderdelningstemperatur: 260–310 °C; kan inte generera gas vid 120–150 °C, vilket potentiellt inte kan undertrycka termisk rusning.
• AHP:
• Sönderdelningstemperatur: 280–310 °C, även den otillräcklig för lågtemperaturgasgenerering.
  Viktig fråga:Båda sönderfaller över målintervallet (120–150 °C).Lösningar:
• Introducera lågtemperatursynergister (t.ex. mikroinkapslat rött fosfor, nedbrytningsområde: 150–200 °C) eller modifierat ammoniumpolyfosfat (APP, belagt för att justera nedbrytningen till 140–180 °C).
• Designa enMCA/APP-komposit (förhållande 6:4)för att utnyttja APP:s lågtemperaturgasgenerering + MCA:s hämning av gasfasflammor.

5. Elektrokemisk och korrosionsbeständighet

• MCA:
• Elektrokemiskt inert, men kvarvarande fri melamin (renhet ≥99,5 % krävs) kan katalysera elektrolytnedbrytning.
• AHP:
• Sura föroreningar (t.ex. H₃PO₂) måste minimeras (ICP-test: metalljoner ≤10 ppm) för att undvika att accelerera LiPF₆-hydrolysen.
  Slutsats:Båda kräver hög renhet (≥99 %), men MCA är lättare att rena.

Förslag på omfattande lösning

1. Val av primärt flamskyddsmedel:

• Föredragen:AHP (balanserad dispergerbarhet/vidhäftning) + lågtemperatursynergist (t.ex. 5 % mikroinkapslad röd fosfor).
• Alternativ:Modifierad MCA (karboxylympad för vattenhaltig dispersion) + APP-synergist.

1. Processoptimering:

• Slamformel:AHP (90 %) + polyuretanbindemedel (7 %) + vätmedel (BYK-346, 0,5 %) + skumdämpare (2 %).
• Slipparametrar:Sandkvarn med 0,3 mm ZrO₂-kulor, 2000 rpm, 2 timmar (mål D90 ≤1 μm).

1. Valideringstester:

• Termisk nedbrytning:TGA (viktförlust <1 % vid 120 °C/2 timmar; gasutmatning vid 150 °C/30 minuter via GC-MS).
• Elektrokemisk stabilitet:SEM-observation efter 30 dagars nedsänkning i 1M LiPF₆ EC/DMC vid 60°C.

Slutlig rekommendation

Varken MCA eller AHP ensamma uppfyller alla krav.hybridsystemrekommenderas:

• AHP (matris)+mikroinkapslat rött fosfor (lågtemperaturgasgenerator)+nano-SiO₂(nötningsbeständighet).
• Kombinera med ett vattenhaltigt harts med hög vidhäftning (t.ex. akryl-epoxi-kompositemulsion) och optimera ytmodifieringen för partikelstorlek/dispersionsstabilitet.
  Ytterligare testningbehövs för att validera termisk-elektrokemisk synergi.