Návrh receptúry pre MCA a hypofosfit hlinitý (AHP) v separačnom nátere pre spomaľovanie horenia

Návrh receptúry pre MCA a hypofosfit hlinitý (AHP) v separačnom nátere pre spomaľovanie horenia

Na základe špecifických požiadaviek používateľa na separačné nátery spomaľujúce horenie, charakteristikyKyanurát melamínu (MCA)aHypofosfan hlinitý (AHP)sa analyzujú takto:

1. Kompatibilita so systémami hnojovky

• MCA:
• Vodné systémy:Vyžaduje si modifikáciu povrchu (napr. silánovými kopulačnými činidlami alebo povrchovo aktívnymi látkami) na zlepšenie dispergovateľnosti; inak môže dôjsť k aglomerácii.
• Systémy NMP:V polárnych rozpúšťadlách môže mierne napučať (odporúčané: otestovať mieru napučania po 7-dňovom ponorení).
• AHP:
• Vodné systémy:Dobrá dispergovateľnosť, ale pH musí byť kontrolované (kyslé podmienky môžu spôsobiť hydrolýzu).
• Systémy NMP:Vysoká chemická stabilita s minimálnym rizikom napučania.
  Záver:AHP vykazuje lepšiu kompatibilitu, zatiaľ čo MCA vyžaduje úpravu.

2. Prispôsobivosť veľkosti častíc a procesu nanášania povlaku

• MCA:
• Pôvodný D50: ~1–2 μm; vyžaduje brúsenie (napr. pieskové mletie) na zmenšenie veľkosti častíc, ale môže poškodiť jeho vrstevnatú štruktúru, čo ovplyvní účinnosť spomaľovača horenia.
• Jednotnosť po mletí sa musí overiť (pozorovanie SEM).
• AHP:
• Pôvodná D50: Typicky ≤ 5 μm; mletie na D50 0,5 μm/D90 1 μm je dosiahnuteľné (nadmerné mletie môže spôsobiť prudké zvýšenie viskozity suspenzie).
  Záver:MCA má lepšiu prispôsobivosť veľkosti častíc s nižším procesným rizikom.

3. Priľnavosť a odolnosť voči oderu

• MCA:
• Nízka polarita vedie k slabej priľnavosti k separačným fóliám PE/PP; vyžaduje 5 – 10 % spojív na báze akrylu (napr. PVDF-HFP).
• Vysoký koeficient trenia môže vyžadovať pridanie 0,5 – 1 % nano-SiO₂ na zlepšenie odolnosti proti opotrebovaniu.
• AHP:
• Povrchové hydroxylové skupiny tvoria vodíkové väzby so separátorom, čím zlepšujú adhéziu, ale stále je potrebných 3 – 5 % polyuretánových spojív.
• Vyššia tvrdosť (Mohs ~3) môže spôsobiť uvoľňovanie mikročastíc pri dlhodobom trení (vyžaduje sa cyklické testovanie).
  Záver:AHP ponúka lepší celkový výkon, ale vyžaduje optimalizáciu spojiva.

4. Tepelná stabilita a rozkladné vlastnosti

• MCA:
• Teplota rozkladu: 260 – 310 °C; pri teplote 120 – 150 °C nedokáže vytvárať plyn, čo môže viesť k nedostatočnej ochrane proti tepelnému úniku.
• AHP:
• Teplota rozkladu: 280 – 310 °C, tiež nedostatočná pre tvorbu plynu pri nízkej teplote.
  Kľúčový problém:Obidva sa rozkladajú nad cieľovým rozsahom (120 – 150 °C).Riešenia:
• Zaviesť nízkoteplotné synergické látky (napr. mikroenkapsulovaný červený fosfor, rozsah rozkladu: 150 – 200 °C) alebo modifikovaný polyfosforečnan amónny (APP, potiahnutý na úpravu rozkladu na 140 – 180 °C).
• NavrhniteKompozit MCA/APP (pomer 6:4)využiť nízkoteplotnú generáciu plynu APP + inhibíciu plameňa v plynnej fáze MCA.

5. Elektrochemická a korózna odolnosť

• MCA:
• Elektrochemicky inertný, ale zvyškový voľný melamín (požadovaná čistota ≥99,5 %) môže katalyzovať rozklad elektrolytu.
• AHP:
• Kyslé nečistoty (napr. H₃PO₂) musia byť minimalizované (ICP test: kovové ióny ≤10 ppm), aby sa zabránilo urýchleniu hydrolýzy LiPF₆.
  Záver:Obe vyžadujú vysokú čistotu (≥99 %), ale MCA sa ľahšie čistí.

Komplexný návrh riešenia

1. Výber primárneho spomaľovača horenia:

• Preferované:AHP (vyvážená dispergovateľnosť/adhézia) + synergista pri nízkych teplotách (napr. 5 % mikroenkapsulovaný červený fosfor).
• Alternatíva:Modifikovaná MCA (s karboxylovou vrstvou pre vodnú disperziu) + synergista APP.

1. Optimalizácia procesov:

• Receptúra ​​suspenzie:AHP (90 %) + polyuretánové spojivo (7 %) + zmáčadlo (BYK-346, 0,5 %) + odpeňovač (2 %).
• Parametre mletia:Pieskový mlyn s guľôčkami ZrO₂ s veľkosťou 0,3 mm, 2000 ot./min., 2 h (cieľová hodnota D90 ≤1 μm).

1. Validačné testy:

• Tepelný rozklad:TGA (úbytok hmotnosti <1 % pri 120 °C/2 h; výdaj plynu pri 150 °C/30 min pomocou GC-MS).
• Elektrochemická stabilita:Pozorovanie SEM po 30-dňovom ponorení do 1M LiPF₆ EC/DMC pri 60 °C.

Záverečné odporúčanie

Ani MCA, ani AHP samostatne nespĺňajú všetky požiadavky.hybridný systémsa odporúča:

• AHP (matica)+mikroenkapsulovaný červený fosfor (generátor nízkoteplotného plynu)+nano-SiO₂(odolnosť voči oderu).
• Spárujte s vodnou živicou s vysokou priľnavosťou (napr. akrylovo-epoxidovou kompozitnou emulziou) a optimalizujte modifikáciu povrchu pre stabilitu veľkosti častíc/disperzie.
  Ďalšie testovanieje potrebný na overenie tepelno-elektrochemickej synergie.