Референтна формула за забавяне на горенето за термореактивно акрилно лепило
За да се отговорят на изискванията на UL94 V0 за огнеупорни термореактивни акрилни лепила, като се вземат предвид характеристиките на съществуващите забавители на горенето и спецификите на термореактивните системи, се предлагат следните оптимизирани формулировки и ключови анализи:
I. Принципи на проектиране на формули и изисквания към термореактивната система
- Трябва да съответства на температурата на втвърдяване (обикновено 120–180°C)
- Забавителите на горенето трябва да издържат на обработка при висока температура (да се избегне разлагане)
- Осигуряване на стабилност на дисперсията в системи с висока плътност на омрежване
- Баланс между механичната якост след втвърдяване и ефективността на забавяне на горенето
II. Синергичен дизайн на огнеупорна система
Функции за забавяне на горенето и съвместимост с термореактивни материали
| Огнеупорен | Основна роля | Съвместимост с термореактивни материали | Препоръчително зареждане |
|---|---|---|---|
| Ултрафин ATH | Основна FR: Ендотермична дехидратация, разреждане в газова фаза | Изисква модификация на повърхността (против агломерация) | ≤35% (прекомерното натоварване намалява омрежването) |
| Алуминиев хипофосфит | Синергист: Катализатор на въглища, улавящ радикали (PO·) | Температура на разлагане >300°C, подходяща за втвърдяване | 8–12% |
| Цинков борат | Подобрител на въглените свойства: Образува стъкловидна бариера, намалява дима | Синергизира с ATH (Al-BO char) | 5–8% |
| MCA (Меламин цианурат) | Газофазно FR: Освобождава NH₃, инхибира горенето | Температура на разлагане 250–300°C (температура на втвърдяване <250°C) | 3–5% |
III. Препоръчителна формула (тегловни %)
Указания за обработка на компоненти
| Компонент | Съотношение | Ключови бележки за обработка |
|---|---|---|
| Термореактивна акрилна смола | 45–50% | Нисковискозен тип (напр. епоксиден акрилат) за високо съдържание на пълнител |
| Повърхностно модифициран ATH (D50 <5µm) | 25–30% | Предварително обработен със силан KH-550 |
| Алуминиев хипофосфит | 10–12% | Предварително смесен с ATH, добавян на партиди |
| Цинков борат | 6–8% | Добавен с MCA; избягване на разграждане при високо срязване |
| МКА | 4–5% | Къснофазово нискоскоростно смесване (<250°C) |
| Дисперсант (BYK-2152 + PE восък) | 1,5–2% | Осигурява равномерно разпределение на пълнителя |
| Свързващ агент (KH-550) | 1% | Предварително третиран с ATH/хипофосфит |
| Втвърдител (BPO) | 1–2% | Нискотемпературен активатор за бързо втвърдяване |
| Противоутаяващ агент (Aerosil R202) | 0,5% | Тиксотропно антиседиментационно средство |
IV. Контрол на критичните процеси
1. Процес на дисперсия
- Предварителна обработка: ATH и хипофосфит, напоени с 5% разтвор на KH-550/етанол (2 часа, сушене при 80°C)
- Последователност на смесване:
- Смола + диспергатор → Нискоскоростно смесване → Добавяне на модифициран ATH/хипофосфит → Високоскоростно диспергиране (2500 об/мин, 20 мин) → Добавяне на цинков борат/MCA → Нискоскоростно смесване (избягване на разграждане на MCA)
- Оборудване: Планетарно устройство за смесване (вакуумно обезгазяване) или тривалцова мелница (за ултрафини прахове)
2. Оптимизация на втвърдяването
- Поетапно втвърдяване: 80°C/1 час (предварително гелиране) → 140°C/2 часа (след втвърдяване, избягвайте разлагане на MCA)
- Контрол на налягането: 0,5–1 MPa за предотвратяване на утаяване на пълнителя
3. Синергични механизми
- ATH + Хипофосфит: Образува AlPO₄-подсилен въглен, докато улавя радикали (PO·)
- Цинков борат + MCA: Двойна бариера между газ и твърдо вещество (разреждане на NH₃ + разтопен стъкловиден слой)
V. Стратегии за оптимизиране на производителността
Често срещани проблеми и решения
| Проблем | Основна причина | Решение |
|---|---|---|
| Капещо запалване | Нисък вискозитет на стопилката | Увеличете MCA до 5% + хипофосфит до 12% или добавете 0,5% PTFE микропрах |
| Крехкост след втвърдяване | Прекомерно натоварване с ATH | Намалете ATH до 25% + 5% нано-CaCO₃ (закаляване) |
| Утаяване при съхранение | Слаба тиксотропия | Увеличете силициевия диоксид до 0,8% или преминете към BYK-410 |
| LOI <28% | Недостатъчна FR в газова фаза | Добавете 2% покрит червен фосфор или 1% нано-BN |
VI. Показатели за валидиране
- UL94 V0: проби с дебелина 3,2 мм, общо време на пламъка <50 s (без запалване на памука)
- LOI ≥30% (граница на безопасност)
- TGA остатък >25% (800°C, N₂)
- Механичен баланс: Якост на опън >8 MPa, якост на срязване >6 MPa
Ключови изводи
- Постига V0 рейтинг, като същевременно запазва механичната си цялост.
- Препоръчват се малки опити (50 g) преди мащабиране.
- За по-висока производителност: могат да се добавят 2–3% DOPO производни (напр. фосфафенантрен).
Тази формула гарантира съответствие със строгите стандарти за огнеупорност, като същевременно оптимизира обработваемостта и крайните характеристики.
Време на публикуване: 01 юли 2025 г.
