Návrh složení pro MCA a hypofosfit hlinitý (AHP) v separačním nátěru pro zpomalení hoření

Návrh složení pro MCA a hypofosfit hlinitý (AHP) v separačním nátěru pro zpomalení hoření

Na základě specifických požadavků uživatele na nehořlavé separační povlaky jsou vlastnostiMelaminkyanurát (MCA)aHypofosfan hlinitý (AHP)se analyzují následovně:

1. Kompatibilita s kejdovými systémy

• MCA:
• Vodné systémy:Vyžaduje modifikaci povrchu (např. silanovými vazebnými činidly nebo povrchově aktivními látkami) pro zlepšení dispergovatelnosti; jinak může dojít k aglomeraci.
• Systémy NMP:V polárních rozpouštědlech může docházet k mírnému bobtnání (doporučeno: otestovat míru bobtnání po 7denním ponoření).
• AHP:
• Vodné systémy:Dobrá dispergovatelnost, ale pH musí být kontrolováno (kyselé podmínky mohou způsobit hydrolýzu).
• Systémy NMP:Vysoká chemická stabilita s minimálním rizikem bobtnání.
  Závěr:AHP vykazuje lepší kompatibilitu, zatímco MCA vyžaduje úpravu.

2. Velikost částic a přizpůsobivost procesu povlakování

• MCA:
• Původní D50: ~1–2 μm; vyžaduje mletí (např. mletí do písku) ke zmenšení velikosti částic, ale může poškodit jeho vrstevnatou strukturu, což ovlivňuje účinnost zpomalovače hoření.
• Je nutné ověřit rovnoměrnost po broušení (pozorování SEM).
• AHP:
• Původní D50: Typicky ≤5 μm; broušení na D50 0,5 μm/D90 1 μm je dosažitelné (nadměrné broušení může způsobit prudké zvýšení viskozity suspenze).
  Závěr:MCA má lepší přizpůsobivost velikosti částic s nižším procesním rizikem.

3. Přilnavost a odolnost proti oděru

• MCA:
• Nízká polarita vede ke špatné adhezi k separačním fóliím z PE/PP; vyžaduje 5–10 % pojiv na bázi akrylu (např. PVDF-HFP).
• Vysoký koeficient tření může vyžadovat přidání 0,5–1 % nano-SiO₂ pro zlepšení odolnosti proti opotřebení.
• AHP:
• Povrchové hydroxylové skupiny tvoří vodíkové vazby se separátorem, což zlepšuje adhezi, ale stále je zapotřebí 3–5 % polyuretanových pojiv.
• Vyšší tvrdost (Mohs ~3) může způsobit uvolňování mikročástic při delším tření (vyžaduje cyklické testování).
  Závěr:AHP nabízí lepší celkový výkon, ale vyžaduje optimalizaci pojiva.

4. Tepelná stabilita a rozkladné vlastnosti

• MCA:
• Teplota rozkladu: 260–310 °C; při 120–150 °C nedokáže vytvářet plyn, což může vést k nedostatečnému potlačení tepelného úniku.
• AHP:
• Teplota rozkladu: 280–310 °C, také nedostatečná pro nízkoteplotní tvorbu plynu.
  Klíčový problém:Oba se rozkládají nad cílovým rozmezím (120–150 °C).Řešení:
• Zaveďte nízkoteplotní synergisty (např. mikroenkapsulovaný červený fosfor, rozmezí rozkladu: 150–200 °C) nebo modifikovaný polyfosfát amonný (APP, potažený pro úpravu rozkladu na 140–180 °C).
• NavrhněteKompozit MCA/APP (poměr 6:4)využít nízkoteplotní generování plynu APP + inhibici plamene v plynné fázi MCA.

5. Elektrochemická a korozní odolnost

• MCA:
• Elektrochemicky inertní, ale zbytkový volný melamin (požadovaná čistota ≥99,5 %) může katalyzovat rozklad elektrolytu.
• AHP:
• Kyselé nečistoty (např. H₃PO₂) musí být minimalizovány (ICP test: kovové ionty ≤10 ppm), aby se zabránilo urychlení hydrolýzy LiPF₆.
  Závěr:Oba vyžadují vysokou čistotu (≥99 %), ale MCA se snáze čistí.

Komplexní návrh řešení

1. Výběr primární zpomalovače hoření:

• Preferované:AHP (vyvážená dispergovatelnost/adheze) + synergist za nízkých teplot (např. 5% mikroenkapsulovaný červený fosfor).
• Alternativní:Modifikovaná MCA (s roubovanou karboxylovou skupinou pro vodnou disperzi) + synergista APP.

1. Optimalizace procesů:

• Receptura kaše:AHP (90 %) + polyuretanové pojivo (7 %) + smáčecí činidlo (BYK-346, 0,5 %) + odpěňovač (2 %).
• Parametry broušení:Pískový mlýn s kuličkami ZrO₂ o velikosti 0,3 mm, 2000 ot/min, 2 h (cílová hodnota D90 ≤1 μm).

1. Ověřovací testy:

• Tepelný rozklad:TGA (úbytek hmotnosti <1 % při 120 °C/2 h; výdej plynu při 150 °C/30 min měřený pomocí GC-MS).
• Elektrochemická stabilita:Pozorování SEM po 30denní ponoření do 1M LiPF₆ EC/DMC při 60 °C.

Závěrečné doporučení

Ani MCA, ani AHP samy o sobě nesplňují všechny požadavky.hybridní systémse doporučuje:

• AHP (matice)+mikroenkapsulovaný červený fosfor (generátor nízkoteplotního plynu)+nano-SiO₂(odolnost proti oděru).
• V kombinaci s vysoce adhezní vodnou pryskyřicí (např. akrylátovo-epoxidovou kompozitní emulzí) optimalizujte modifikaci povrchu pro stabilitu velikosti částic/disperze.
  Další testováníje potřeba k ověření tepelně-elektrochemické synergie.