Polyurethaan AB-lijmpoeder Vlamvertragende formuleringen

Polyurethaan AB-lijmpoeder Vlamvertragende formuleringen
Op basis van de vraag naar halogeenvrije vlamvertragende formules voor polyurethaan-AB-lijmen, gecombineerd met de eigenschappen en synergetische effecten van vlamvertragers zoals aluminiumhypofosfiet (AHP), aluminiumhydroxide (ATH), zinkboraat en melaminecyanuraat (MCA), zijn de volgende drie compounderingsschema's ontwikkeld. Deze formules zijn chloorvrij en richten zich op het optimaliseren van de vlamvertragende efficiëntie, de compatibiliteit met fysieke prestaties en de haalbaarheid van het proces:

1. Formulering met hoge vlamvertraging (voor elektronische inkapseling, batterij-inkapseling, doel UL94 V-0)

Kernvlamvertragende combinatie:

• Aluminiumhypofosfiet (AHP): 8-12 phr (watergedragen polyurethaan-gecoat type aanbevolen om neerslagproblemen aan te pakken)
• Aluminiumhydroxide (ATH): 20-25 phr (submicronkwaliteit, 0,2-1,0 μm, ter verbetering van de zuurstofindex en de verkoolde compactheid)
• MCA: 5-8 phr (gasfasemechanisme, synergetisch met AHP in de gecondenseerde fase)
• Zinkboraat: 3-5 phr (bevordert de vorming van keramische koolstof en remt smeulen)

Verwachte prestatie:

• Zuurstofindex (LOI): ≥32% (zuivere PU ≈22%);
• UL94-classificatie: V-0 (1,6 mm dikte);
• Thermische geleidbaarheid: 0,45-0,55 W/m·K (bijgedragen door ATH en zinkboraat);
• Viscositeitscontrole: 25.000-30.000 cP (oppervlaktebehandeling vereist om sedimentatie te voorkomen).

Belangrijk proces:

• AHP moet vooraf worden gedispergeerd in de polyolcomponent (deel A) om voortijdige reactie met isocyanaat (deel B) te voorkomen;
• ATH moet worden gemodificeerd met een silaankoppelingsmiddel (bijv. KH-550) om de grensvlakbinding te verbeteren.

2. Goedkope algemene formule (voor het afdichten van constructies, het lijmen van meubels, doel UL94 V-1)

Kernvlamvertragende combinatie:

• Aluminiumhydroxide (ATH): 30-40 phr (standaard micron-kwaliteit, kosteneffectieve, vulstof-type vlamvertrager);
• Ammoniumpolyfosfaat (APP): 10-15 phr (gecombineerd met MCA voor een intumescerend systeem, ter vervanging van gehalogeneerde middelen);
• MCA: 5-7 phr (verhouding tot APP 1:2~1:3, bevordert schuimvorming en zuurstofisolatie);
• Zinkboraat: 5 phr (rookonderdrukking, hulpstofvorming).

Verwachte prestatie:

• LOI: ≥28%;
• UL94-classificatie: V-1;
• Kostenreductie: ~30% (vergeleken met formuleringen met een hoge vlamvertragende werking);
• Behoud van treksterkte: ≥80% (APP vereist inkapseling om hydrolyse te voorkomen).

Belangrijk proces:

• APP moet micro-ingekapseld worden (bijvoorbeeld met melamine-formaldehydehars) om vochtopname en blaasvorming te voorkomen;
• Voeg 1-2 phr hydrofobe pyrogene silica (bijv. Aerosil R202) toe als anti-bezinkingsmiddel.

3. Laagviskeuze, eenvoudig te verwerken formulering (voor het nauwkeurig lijmen van elektronica, waarbij een hoge vloeibaarheid vereist is)

Kernvlamvertragende combinatie:

• Aluminiumhypofosfiet (AHP): 5-8 phr (nanoformaat, D50 ≤1 μm);
• Vloeibare organische fosfor vlamvertrager (BDP-alternatief): 8-10 phr (bijv. halogeenvrije fosforgebaseerde DMMP-derivaten, waarbij de viscositeit behouden blijft);
• Aluminiumhydroxide (ATH): 15 phr (bolvormig aluminiumoxidecomposiet, balancerende thermische geleidbaarheid);
• MCA: 3-5 phr.

Verwachte prestatie:

• Viscositeitsbereik: 10.000-15.000 cP (dichtbij vloeibare vlamvertragende systemen);
• Vlamvertragend: UL94 V-0 (versterkt door vloeibare fosfor);
• Thermische geleidbaarheid: ≥0,6 W/m·K (bijgedragen door bolvormig aluminiumoxide).

Belangrijk proces:

• AHP en bolvormig aluminiumoxide moeten onder hoge schuifspanning (≥2000 rpm) worden gemengd en gedispergeerd;
• Voeg 4-6 phr moleculaire zeef droogmiddel toe aan Deel B om AHP-vochtabsorptie te voorkomen.

4. Samengestelde technische punten en alternatieve oplossingen

1. Synergetische mechanismen:

• AHP + MCA:AHP bevordert uitdroging en verkoling, terwijl MCA bij verhitting stikstofgas afgeeft, waardoor een honingraatachtige verkoolde laag ontstaat.
• ATH + Zinkboraat:ATH absorbeert warmte (1967 J/g) en zinkboraat vormt een boraatglaslaag die het oppervlak bedekt.

2. Alternatieve vlamvertragers:

• Polyfosfazeen derivaten:Hoge efficiëntie en milieuvriendelijk, met gebruik van bijproduct HCl;
• Epoxy siliconenhars (ESR):In combinatie met AHP verlaagt het de totale belasting (18% voor V-0) en verbetert het de mechanische eigenschappen.

3. Procesrisicobeheersing:

• Sedimentatie:Anti-bezinkingsmiddelen (bijv. polyureum-gemodificeerde typen) vereist indien viscositeit <10.000 cP;
• Uithardingsremming:Vermijd overmatige hoeveelheden alkalische vlamvertragers (bijv. MCA) om verstoring van isocyanaatreacties te voorkomen.

5. Implementatie-aanbevelingen

• Geef prioriteit aan het testen van de formulering met hoge vlamvertraging: gecoate AHP + submicron ATH (gemiddelde deeltjesgrootte 0,5 μm) bij AHP:ATH:MCA = 10:20:5 voor eerste optimalisatie.
• Belangrijkste tests:
  → LOI (GB/T 2406.2) en UL94 verticale verbranding;
  → Verbindingssterkte na thermische cycli (-30℃~100℃, 200 uur);
  → Vlamvertragende neerslag na versnelde veroudering (60℃/7d).

Tabel met vlamvertragende formuleringen