Bột keo polyurethane AB chống cháy

Bột keo polyurethane AB chống cháy
Dựa trên nhu cầu về các công thức chất chống cháy không chứa halogen cho chất kết dính polyurethane AB, kết hợp với các đặc tính và hiệu ứng hiệp đồng của các chất chống cháy như nhôm hypophosphit (AHP), nhôm hydroxit (ATH), kẽm borat và melamine cyanurat (MCA), ba phương án 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 tính chất vật lý và tính khả thi của quy trình:

1. Công thức chống cháy cao (Dùng để đổ khuôn linh kiện điện tử, bao bọc pin, đạt tiêu chuẩn UL94 V-0)

Sự kết hợp chất chống cháy cốt lõi:

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

Hiệu suất dự kiến:

• Chỉ số oxy (LOI): ≥32% (PU nguyên chất ≈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 tính bằng chất liên kết silan (ví dụ: KH-550) để tăng cường liên kết giữa các lớp.

2. Công thức đa dụng giá rẻ (Dùng để trám kín trong xây dựng, dán đồ nội thất, đạt tiêu chuẩn UL94 V-1)

Sự kết hợp chất chống cháy cốt lõi:

• Nhôm hydroxit (ATH): 30-40 phr (chất chống cháy dạng hạt tiêu chuẩn, tiết kiệm chi phí, loại chất độn);
• Amoni polyphosphat (APP): 10-15 phr (kết hợp với MCA để tạo hệ thống trương nở, thay thế các chất halogen hóa);
• MCA: 5-7 phr (tỷ lệ với APP 1:2~1:3, thúc đẩy tạo bọt và cách ly oxy);
• Kẽm borat: 5 phr (giảm khói, hỗ trợ tạo than).

Hiệu suất dự kiến:

• LOI: ≥28%;
• Xếp hạng UL94: V-1;
• Giảm chi phí: ~30% (so với công thức có khả năng chống cháy cao);
• Khả năng duy trì độ bền kéo: ≥80% (APP cần được bao bọc để ngăn ngừa thủy phân).

Quy trình chính:

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

3. Công thức có độ nhớt thấp, dễ sử dụng (Dành cho việc liên kết linh kiện điện tử chính xác, yêu cầu độ chảy cao)

Sự kết hợp chất chống cháy cốt lõi:

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

Hiệu suất dự kiến:

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

Quy trình chính:

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

4. Tổng quan về các vấn đề kỹ thuật và các giải pháp thay thế

1. Cơ chế hiệp đồng:

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

2. Các chất chống cháy thay thế:

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

3. Kiểm soát rủi ro quy trình:

• Sự lắng đọng:Cần sử dụng chất chống lắng (ví dụ: các loại được biến tính bằng polyurea) nếu độ nhớt <10.000 cP;
• Điều trị ức chế:Tránh sử dụng quá nhiều chất chống cháy có tính kiềm (ví dụ: MCA) để ngăn ngừa sự can thiệp vào các phản ứng isocyanate.

5. Các khuyến nghị thực hiện

• Ưu tiên thử nghiệm công thức có khả năng chống cháy cao: AHP được phủ lớp + ATH siêu nhỏ (kích thước hạt trung bình 0,5 μm) với 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 UL94 về khả năng cháy thẳng đứng;
  → Độ bền liên kết sau chu kỳ nhiệt (-30℃~100℃, 200 giờ);
  → Sự kết tủa chất chống cháy sau quá trình lão hóa tăng tốc (60℃/7 ngày).

Bảng công thức chất chống cháy