Polyuretanové AB lepidlo v prášku s nehořlavou úpravou

Polyuretanové AB lepidlo v prášku s nehořlavou úpravou
Na základě poptávky po bezhalogenových formulacích zpomalovačů hoření pro polyuretanová lepidla AB v kombinaci s vlastnostmi a synergickými účinky zpomalovačů hoření, jako je fosfornan hlinitý (AHP), hydroxid hlinitý (ATH), boritan zinečnatý a melaminkyanurát (MCA), byly navrženy následující tři schémata míchání. Tyto formulace neobsahují chlór a zaměřují se na optimalizaci účinnosti zpomalovačů hoření, kompatibilitu s fyzikálními vlastnostmi a proveditelnost procesu:

1. Vysoce nehořlavá formulace (pro elektronické zalévání, zapouzdření baterií, cíl UL94 V-0)

Kombinace zpomalovačů hoření jádra:

• Hypofosfan hlinitý (AHP): 8-12 phr (doporučuje se typ s polyuretanovým povlakem na vodní bázi pro řešení problémů se srážkami)
• Hydroxid hlinitý (ATH): 20-25 phr (submikronová jakost, 0,2-1,0 μm, pro zvýšení kyslíkového indexu a kompaktnosti uhlíku)
• MCA: 5-8 phr (mechanismus v plynné fázi, synergický s AHP v kondenzované fázi)
• Boritan zinečnatý: 3-5 phr (podporuje tvorbu keramického uhlíku a brání doutnání)

Očekávaný výkon:

• Kyslíkový index (LOI): ≥32 % (čistý PU ≈22 %);
• UL94 hodnocení: V-0 (tloušťka 1,6 mm);
• Tepelná vodivost: 0,45–0,55 W/m·K (přispívá ATH a boritan zinečnatý);
• Regulace viskozity: 25 000–30 000 cP (nutná povrchová úprava, aby se zabránilo sedimentaci).

Klíčový proces:

• AHP musí být předem dispergován v polyolové složce (část A), aby se zabránilo předčasné reakci s isokyanátem (část B);
• ATH by měl být modifikován silanovým vazebným činidlem (např. KH-550) pro zlepšení mezifázových vazeb.

2. Nízkonákladová obecná formulace (pro těsnění konstrukcí, lepení nábytku, cíl UL94 V-1)

Kombinace zpomalovačů hoření jádra:

• Hydroxid hlinitý (ATH): 30-40 phr (standardní mikronová kvalita, cenově výhodná, zpomalovač hoření s výplní);
• Polyfosforečnan amonný (APP): 10-15 phr (v kombinaci s MCA pro intumescentní systém, nahrazuje halogenovaná činidla);
• MCA: 5-7 phr (poměr k APP 1:2~1:3, podporuje pěnění a izolaci kyslíku);
• Boritan zinečnatý: 5 phr (potlačení kouře, pomocná tvorba uhlíku).

Očekávaný výkon:

• LOI: ≥28 %;
• Krytí UL94: V-1;
• Snížení nákladů: ~30 % (ve srovnání s vysoce nehořlavou formulací);
• Zachování pevnosti v tahu: ≥80 % (APP vyžaduje zapouzdření, aby se zabránilo hydrolýze).

Klíčový proces:

• APP musí být mikroenkapsulovaný (např. melaminformaldehydovou pryskyřicí), aby se zabránilo absorpci vlhkosti a tvorbě bublin;
• Přidejte 1–2 díly hydrofobního pyrogenního oxidu křemičitého (např. Aerosil R202) pro zamezení usazování.

3. Snadno zpracovatelná formulace s nízkou viskozitou (pro přesné spojování elektroniky, vyžadující vysokou tekutost)

Kombinace zpomalovačů hoření jádra:

• Hypofosfornan hlinitý (AHP): 5-8 phr (nanorozměr, D50 ≤1 μm);
• Tekutý organický fosforový zpomalovač hoření (alternativa BDP): 8-10 phr (např. deriváty DMMP na bázi fosforu bez halogenů, udržující viskozitu);
• Hydroxid hlinitý (ATH): 15 phr (sférický kompozitní materiál z oxidu hlinitého, vyrovnávací tepelná vodivost);
• MCA: 3-5 dílů

Očekávaný výkon:

• Rozsah viskozity: 10 000–15 000 cP (blízko kapalným systémům zpomalujícím hoření);
• Odolnost proti hoření: UL94 V-0 (zesílená tekutým fosforem);
• Tepelná vodivost: ≥0,6 W/m·K (přispívá sférický oxid hlinitý).

Klíčový proces:

• AHP a sférický oxid hlinitý musí být smíchány a dispergovány za vysokého střihu (≥2000 ot/min);
• Do složky B přidejte vysoušedlo s molekulárním sítem o hustotě 4-6 phr, abyste zabránili absorpci vlhkosti AHP.

4. Skládání technických bodů a alternativních řešení

1. Synergické mechanismy:

• AHP + MCA:AHP podporuje dehydrataci a zuhelnatění, zatímco MCA při zahřívání uvolňuje plynný dusík a vytváří vrstvu uhlíku podobnou voštinové plástve.
• ATH + boritan zinečnatý:ATH absorbuje teplo (1967 J/g) a boritan zinečnatý tvoří vrstvu boritanového skla, která pokrývá povrch.

2. Alternativní zpomalovače hoření:

• Deriváty polyfosfazenu:Vysoce účinný a ekologický, s využitím vedlejšího produktu HCl;
• Epoxidová silikonová pryskyřice (ESR):V kombinaci s AHP snižuje celkové zatížení (18 % pro V-0) a zlepšuje mechanické vlastnosti.

3. Řízení procesních rizik:

• Sedimentace:Protiusazovací činidla (např. modifikované typy polymočovinou) jsou nutná, pokud je viskozita <10 000 cP;
• Inhibice vytvrzování:Vyhněte se nadměrnému používání alkalických zpomalovačů hoření (např. MCA), aby nedošlo k interferenci s izokyanátovými reakcemi.

5. Doporučení k implementaci

• Pro počáteční optimalizaci upřednostněte testování formulace s vysokou nehořlavostí: potahovaný AHP + submikronový ATH (průměrná velikost částic 0,5 μm) v poměru AHP:ATH:MCA = 10:20:5.
• Klíčové testy:
  → Vertikální hoření dle LOI (GB/T 2406.2) a UL94;
  → Pevnost spoje po tepelném cyklování (-30℃~100℃, 200 hodin);
  → Srážení zpomalujících plamen po urychleném stárnutí (60℃/7d).

Tabulka složení zpomalovačů hoření