Referensflamskyddande formulering för värmehärdande akryllim
För att uppfylla UL94 V0-kraven för flamskyddsmedel för värmehärdande akryllim, med hänsyn till egenskaperna hos befintliga flamskyddsmedel och särdragen hos värmehärdande system, föreslås följande optimerade formulering och nyckelanalys:
I. Principer för formuleringsdesign och krav för värmehärdande system
- Måste matcha härdningstemperaturen (vanligtvis 120–180 °C)
- Flamskyddsmedel måste tåla högtemperaturbearbetning (undvika nedbrytningsfel)
- Säkerställ dispersionsstabilitet i system med hög tvärbindningsdensitet
- Balans mellan mekanisk hållfasthet efter härdning och flamskyddseffektivitet
II. Synergistisk flamskyddsanordningsdesign
Flamskyddsfunktioner och härdplastkompatibilitet
| Flamskyddsmedel | Primär roll | Kompatibilitet med härdplast | Rekommenderad lastning |
|---|---|---|---|
| Ultrafin ATH | Huvud-FR: Endotermisk dehydrering, gasfasutspädning | Kräver ytmodifiering (anti-agglomerering) | ≤35 % (för hög belastning minskar tvärbindning) |
| Aluminiumhypofosfit | Synergist: Kolkatalysator, radikalfångare (PO·) | Sönderfallstemperatur >300°C, lämplig för härdning | 8–12 % |
| Zinkborat | Förkolningsförstärkare: Bildar en glasartad barriär, minskar rök | Synergiserar med ATH (Al-B₂O₄ char) | 5–8 % |
| MCA (melamincyanurat) | Gasfas FR: Frigör NH₃, hämmar förbränning | Sönderfallstemperatur 250–300 °C (härdningstemperatur <250 °C) | 3–5 % |
III. Rekommenderad formulering (viktprocent)
Riktlinjer för komponentbearbetning
| Komponent | Förhållande | Viktiga bearbetningsanteckningar |
|---|---|---|
| Termohärdande akrylharts | 45–50 % | Lågviskös typ (t.ex. epoxiakrylat) för hög fyllnadshalt |
| Ytmodifierad ATH (D50 <5µm) | 25–30 % | Förbehandlad med KH-550 silan |
| Aluminiumhypofosfit | 10–12 % | Förblandad med ATH, tillsatt i omgångar |
| Zinkborat | 6–8 % | Tillsatt med MCA; undvik högskjuvningsnedbrytning |
| MCA | 4–5 % | Låghastighetsblandning i sent skede (<250°C) |
| Dispergeringsmedel (BYK-2152 + PE-vax) | 1,5–2 % | Säkerställer jämn spridning av fyllmedlet |
| Kopplingsmedel (KH-550) | 1% | Förbehandlad med ATH/hypofosfit |
| Härdningsmedel (BPO) | 1–2 % | Lågtemperaturaktivator för snabb härdning |
| Sedimentationsdämpande medel (Aerosil R202) | 0,5 % | Tixotropisk anti-sedimentering |
IV. Kritiska processkontroller
1. Dispersionsprocess
- Förbehandling: ATH och hypofosfit indränkta i 5 % KH-550/etanollösning (2 timmar, 80 °C torkning)
- Blandningssekvens:
- Harts + dispergeringsmedel → Låghastighetsblandning → Tillsätt modifierad ATH/hypofosfit → Höghastighetsdispersion (2500 rpm, 20 min) → Tillsätt zinkborat/MCA → Låghastighetsblandning (undvik MCA-nedbrytning)
- Utrustning: Planetblandare (vakuumavgasning) eller trevalskvarn (för ultrafina pulver)
2. Härdningsoptimering
- Stegvis härdning: 80°C/1h (förgel) → 140°C/2h (efterhärdning, undvik MCA-sönderdelning)
- Tryckreglering: 0,5–1 MPa för att förhindra att fyllnadsmedel sätter sig
3. Synergistiska mekanismer
- ATH + Hypoposfit: Bildar AlPO₄-förstärkt kol samtidigt som den avskiljer radikaler (PO·)
- Zinkborat + MCA: Dubbelbarriär mellan gas och fast material (NH₃-utspädning + smält glasartat lager)
V. Strategier för prestandajustering
Vanliga problem och lösningar
| Utfärda | Grundorsak | Lösning |
|---|---|---|
| Droppande tändning | Låg smältviskositet | Öka MCA till 5 % + hypofosfit till 12 %, eller tillsätt 0,5 % PTFE-mikropulver |
| Sprödhet efter härdning | Överdriven ATH-belastning | Minska ATH till 25 % + 5 % nano-CaCO₃ (härdande) |
| Lagringssedimentation | Dålig tixotropi | Öka kiseldioxid till 0,8 % eller byt till BYK-410 |
| LOI <28% | Otillräcklig gasfas-FR | Tillsätt 2 % belagd röd fosfor eller 1 % nano-BN |
VI. Valideringsmått
- UL94 V0: 3,2 mm prover, total flamtid <50 s (ingen bomullständning)
- LOI ≥30% (säkerhetsmarginal)
- TGA-rest >25 % (800°C, N2)
- Mekanisk balans: Draghållfasthet >8 MPa, skjuvhållfasthet >6 MPa
Viktiga slutsatser
- Uppnår V0-klassning samtidigt som den mekaniska integriteten bibehålls.
- Småskaliga försök (50 g) rekommenderas före skalning.
- För högre prestanda: 2–3 % DOPO-derivat (t.ex. fosfafenantren) kan tillsättas.
Denna formulering säkerställer överensstämmelse med stränga flamskyddsstandarder samtidigt som den optimerar bearbetbarheten och slutanvändningsprestanda.
Publiceringstid: 1 juli 2025
