Công thức bột keo dính Polyurethane AB chống cháy

Công thức bột keo dính Polyurethane AB chống cháy
Dựa trên nhu cầu về các công thức chống cháy không chứa halogen cho keo dán polyurethane AB, kết hợp với các đặc tính và hiệu ứng hiệp đồng của các chất chống cháy như nhôm hypophosphite (AHP), nhôm hydroxit (ATH), kẽm borat và melamin xyanurate (MCA), ba sơ đồ phối trộn sau đây được thiết kế. Các công thức này không chứa clo và tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu quả chống cháy, khả năng tương thích về hiệu suất vật lý và tính khả thi của quy trình:

1. Công thức chống cháy cao (Dùng cho việc đóng gói thiết bị điện tử, đóng gói pin, mục tiêu UL94 V-0)

Kết hợp lõi chống cháy:

• Nhôm hypophotphit (AHP): 8-12 phr (loại phủ polyurethane gốc nước được khuyến nghị để giải quyết các vấn đề về kết tủa)
• Nhôm hydroxit (ATH): 20-25 phr (cấp dưới micron, 0,2-1,0 μm, để tăng cường chỉ số oxy và độ chặt của than)
• MCA: 5-8 phr (cơ chế pha khí, hiệp đồng với AHP ở pha ngưng tụ)
• Kẽm borat: 3-5 phr (thúc đẩy sự hình thành than gốm và ức chế sự cháy âm ỉ)

Hiệu suất mong đợi:

• Chỉ số oxy (LOI): ≥32% (PU tinh khiết ≈22%);
• Xếp hạng UL94: V-0 (độ dày 1,6 mm);
• Độ dẫn nhiệt: 0,45-0,55 W/m·K (do ATH và kẽm borat đóng góp);
• Kiểm soát độ nhớt: 25.000-30.000 cP (cần xử lý bề mặt để ngăn ngừa lắng đọng).

Quy trình chính:

• AHP phải được phân tán trước trong thành phần polyol (Phần A) để tránh phản ứng sớm với isocyanate (Phần B);
• ATH nên được biến đổi bằng chất kết hợp silan (ví dụ, KH-550) để tăng cường liên kết giao diện.

2. Công thức chung chi phí thấp (Dùng để bịt kín công trình xây dựng, liên kết đồ nội thất, mục tiêu UL94 V-1)

Kết hợp lõi chống cháy:

• Nhôm hydroxit (ATH): 30-40 phr (chất chống cháy loại độn, hiệu quả về chi phí, cấp micron tiêu chuẩn);
• Amoni polyphosphate (APP): 10-15 phr (kết hợp với MCA để tạo thành hệ thống trương nở, thay thế các tác nhân halogen);
• MCA: 5-7 phr (tỷ lệ với APP 1:2~1:3, thúc đẩy tạo bọt và cô lập oxy);
• Kẽm borat: 5 phr (khử khói, tạo than phụ trợ).

Hiệu suất mong đợi:

• LOI: ≥28%;
• Xếp hạng UL94: V-1;
• Giảm chi phí: ~30% (so với công thức chống cháy cao);
• Duy trì độ bền kéo: ≥80% (APP yêu cầu phải đóng gói để ngăn ngừa thủy phân).

Quy trình chính:

• APP phải được vi nang hóa (ví dụ, bằng nhựa melamin-formaldehyde) để tránh hấp thụ độ ẩm và hình thành bọt khí;
• Thêm 1-2 phr silica dạng khói kỵ nước (ví dụ: Aerosil R202) để chống lắng.

3. Công thức dễ xử lý có độ nhớt thấp (Dành cho liên kết điện tử chính xác, yêu cầu độ chảy cao)

Kết hợp lõi chống cháy:

• Nhôm hypophotphit (AHP): 5-8 phr (kích thước nano, D50 ≤1 μm);
• Chất chống cháy phốt pho hữu cơ dạng lỏng (thay thế BDP): 8-10 phr (ví dụ, dẫn xuất DMMP gốc phốt pho không chứa halogen, duy trì độ nhớt);
• Nhôm hydroxit (ATH): 15 phr (hợp chất nhôm hình cầu, cân bằng độ dẫn nhiệt);
• MCA: 3-5 phr.

Hiệu suất mong đợi:

• Phạm vi độ nhớt: 10.000-15.000 cP (gần giống với hệ thống chống cháy dạng lỏng);
• Khả năng chống cháy: UL94 V-0 (được tăng cường bằng phốt pho lỏng);
• Độ dẫn nhiệt: ≥0,6 W/m·K (do nhôm hình cầu đóng góp).

Quy trình chính:

• AHP và nhôm hình cầu phải được trộn lẫn và phân tán dưới lực cắt cao (≥2000 vòng/phút);
• Thêm 4-6 chất hút ẩm sàng phân tử vào Phần B để ngăn ngừa sự hấp thụ độ ẩm của AHP.

4. Kết hợp các điểm kỹ thuật và giải pháp thay thế

1. Cơ chế hiệp đồng:

• AHP + MCA:AHP thúc đẩy quá trình mất nước và cháy thành than, trong khi MCA giải phóng khí nitơ khi đun nóng, tạo thành lớp than giống như tổ ong.
• ATH + Kẽm borat:ATH hấp thụ nhiệt (1967 J/g) và kẽm borat tạo thành lớp thủy tinh borat bao phủ bề mặt.

2. Chất chống cháy thay thế:

• Các dẫn xuất của polyphosphazene:Hiệu quả cao và thân thiện với môi trường, sử dụng sản phẩm phụ là HCl;
• Nhựa epoxy silicon (ESR):Khi kết hợp với AHP, nó làm giảm tổng tải trọng (18% đối với V-0) và cải thiện các tính chất cơ học.

3. Kiểm soát rủi ro quy trình:

• Sự lắng đọng:Cần sử dụng chất chống lắng (ví dụ, loại biến tính bằng polyurea) nếu độ nhớt <10.000 cP;
• Ức chế đóng rắn:Tránh sử dụng chất chống cháy có tính kiềm quá mức (ví dụ: MCA) để tránh gây trở ngại cho phản ứng isocyanate.

5. Đề xuất thực hiện

• Ưu tiên thử nghiệm công thức chống cháy cao: AHP phủ + ATH siêu nhỏ (kích thước hạt trung bình 0,5 μm) ở tỷ lệ AHP:ATH:MCA = 10:20:5 để tối ưu hóa ban đầu.
• Các bài kiểm tra chính:
  → LOI (GB/T 2406.2) và đốt cháy thẳng đứng UL94;
  → Độ bền liên kết sau chu kỳ nhiệt (-30℃~100℃, 200 giờ);
  → Kết tủa chất chống cháy sau quá trình lão hóa tăng tốc (60℃/7 ngày).

Bảng công thức chống cháy