Pormulasyon na Walang Halogen na Retardant para sa Sistema ng Patong na TPU Gamit ang DMF Solvent

Pormulasyon na Walang Halogen na Retardant para sa Sistema ng Patong na TPU Gamit ang DMF Solvent

Para sa mga sistema ng TPU coating na gumagamit ng Dimethyl Formamide (DMF) bilang solvent, ang paggamit ng aluminum hypophosphite (AHP) at zinc borate (ZB) bilang flame retardants ay nangangailangan ng sistematikong pagsusuri. Nasa ibaba ang isang detalyadong pagsusuri at plano ng implementasyon:

I. Pagsusuri ng Kakayahang Magawa ng Aluminum Hypophosphite (AHP)

1. Mekanismo at mga Benepisyo ng Flame Retardant

• Mekanismo:
• Nabubulok sa mataas na temperatura upang makabuo ng mga phosphoric at metaphosphoric acid, na nagtataguyod ng pagbuo ng char sa TPU (condensed-phase flame retardancy).
• Naglalabas ng mga PO· radical upang maputol ang mga combustion chain reaction (gas-phase flame retardancy).
• Mga Kalamangan:
• Walang halogen, mababa sa usok, mababang toxicity, sumusunod sa RoHS/REACH.
• Magandang thermal stability (temperatura ng agnas ≈300°C), angkop para sa mga proseso ng pagpapatuyo ng TPU (karaniwang <150°C).

2. Mga Hamon at Solusyon sa Aplikasyon

3. Inirerekomendang Pormulasyon at Proseso

• Halimbawa ng Pormulasyon:
• Base ng TPU/DMF: 100 piraso
• Binagong AHP sa Ibabaw: 20 phr
• Zinc borate (ZB): 5 phr (sinerhiya sa pagsugpo ng usok)
• Dispersant (BYK-110): 1.5 phr
• Mga Pangunahing Punto ng Proseso:
• Ihalo muna ang AHP sa dispersant at partial DMF sa ilalim ng high shear (≥3000 rpm, 30 min), pagkatapos ay ihalo sa TPU slurry.
• Pagpapatuyo pagkatapos ng patong: 120-150°C, pahabain ang oras ng 10% upang matiyak ang kumpletong pagsingaw ng DMF.

II. Pagsusuri ng Kakayahang Magawa ng Zinc Borate (ZB)

1. Mekanismo at mga Benepisyo ng Flame Retardant

• Mekanismo:
• Bumubuo ng patong ng salamin na B₂O₃ sa mataas na temperatura, na humaharang sa oxygen at init (condensed-phase flame retardancy).
• Naglalabas ng nakatali na tubig (~13%), na nagpapalabnaw sa mga nasusunog na gas at nagpapalamig sa sistema.
• Mga Kalamangan:
• Malakas na sinergistikong epekto kasama ang AHP o aluminum trihydroxide (ATH).
• Napakahusay na pagsugpo ng usok, mainam para sa mga aplikasyon na mababa ang usok.

2. Mga Hamon at Solusyon sa Aplikasyon

3. Inirerekomendang Pormulasyon at Proseso

• Halimbawa ng Pormulasyon:
• Base ng TPU/DMF: 100 piraso
• Nano-sized na ZB: 8 phr
• AHP: 15 beses
• Wetting agent (Tego 750W): 1 phr
• Mga Pangunahing Punto ng Proseso:
• I-pre-disperse ang ZB sa DMF sa pamamagitan ng bead milling (laki ng particle ≤2μm) bago ihalo sa TPU slurry.
• Palawigin ang oras ng pagpapatuyo (hal., 30 minuto) upang maiwasan ang natitirang halumigmig na nakakaapekto sa resistensya sa apoy.

III. Sinergistikong Pagsusuri ng Sistemang AHP + ZB

1. Mga Sinergistikong Epekto ng Flame Retardant

• Sinergy ng Gas-Phase at Condensed-Phase:
• Ang AHP ay nagbibigay ng phosphorus para sa pagkasunog, habang ang ZB ay nagpapatatag sa patong ng uling at pinipigilan ang pagkislap pagkatapos ng araw.
• Pinagsamang LOI: 28-30%, UL94 V-0 (1.6mm) na makakamit.
• Pagpigil sa Usok:
• Binabawasan ng ZB ang emisyon ng usok nang >50% (Cone Calorimeter test).

2. Mga Rekomendasyon sa Pagbabalanse ng Pagganap

• Kompensasyon sa Mekanikal na Ari-arian:
• Magdagdag ng 2-3% TPU plasticizer (hal., polycaprolactone polyol) upang mapanatili ang flexibility (elongation >300%).
• Gumamit ng mga ultrafine na pulbos (AHP/ZB <2μm) upang mabawasan ang pagkawala ng tensile strength.
• Kontrol sa Katatagan ng Proseso:
• Panatilihin ang lagkit ng slurry sa 2000-4000 cP (Brookfield RV, spindle 4, 20 rpm) para sa pantay na patong.

IV. Paghahambing sa mga Solvent-Based Liquid Flame Retardant

V. Mga Inirerekomendang Hakbang sa Pagpapatupad

1. Pagsusuri sa Ikalawang Labo:

• Suriin ang AHP/ZB nang paisa-isa at nang magkasama (gradient loading: 10%, 15%, 20%).
• Suriin ang katatagan ng dispersion (walang sedimentation pagkatapos ng 24 oras), mga pagbabago sa lagkit, at pagkakapareho ng patong.

1. Pagpapatunay sa Iskalang Pilot:

• I-optimize ang mga kondisyon ng pagpapatuyo (oras/temperatura) at subukan ang flame retardancy (UL94, LOI) at mga mekanikal na katangian.
• Paghambingin ang mga gastos: Kung ang AHP+ZB ay nakakabawas ng mga gastos nang >30% kumpara sa mga likidong FR, ito ay matipid na magagamit.

1. Paghahanda para sa Pagpapalawak:

• Makipagtulungan sa mga supplier upang bumuo ng mga pre-dispersed AHP/ZB masterbatch (DMF-based) para sa pinasimpleng produksyon.

VI. Konklusyon

Sa pamamagitan ng mga kontroladong proseso ng dispersion, ang AHP at ZB ay maaaring magsilbing epektibong flame retardants para sa mga TPU/DMF coatings, sa kondisyon na:

1. Pagbabago sa ibabaw + mataas na shear dispersionay ginagamit upang maiwasan ang pag-iipon ng mga particle.
2. AHP (pangunahin) + ZB (sinergista)binabalanse ang kahusayan at gastos.
3. Para samataas na transparency/flexibilitymga kinakailangan, ang likidong phosphorus-nitrogen FRs (hal., Levagard 4090N) ay nananatiling mas mainam.

Sichuan Taifeng New Flame Retardant Co., Ltd.(ISO at REACH)

Email: lucy@taifeng-fr.com