Polyurethane AB Adhesive Powder Flame Retardant Formulations

Polyurethane AB Adhesive Powder Flame Retardant Formulations
Batay sa pangangailangan para sa mga halogen-free flame retardant formulations para sa polyurethane AB adhesives, na sinamahan ng mga katangian at synergistic na epekto ng flame retardant gaya ng aluminum hypophosphite (AHP), aluminum hydroxide (ATH), zinc borate, at melamine cyanurate (MCA), ang sumusunod na tatlong compounding scheme ay idinisenyo. Ang mga formulation na ito ay chlorine-free at nakatuon sa pag-optimize ng flame retardant efficiency, physical performance compatibility, at process feasibility:

1. High Flame Retardancy Formulation (Para sa electronic potting, battery encapsulation, target UL94 V-0)

Kumbinasyon ng Core Flame Retardant:

• Aluminum hypophosphite (AHP): 8-12 phr (waterborne polyurethane-coated type na inirerekomenda para tugunan ang mga isyu sa pag-ulan)
• Aluminum hydroxide (ATH): 20-25 phr (submicron grade, 0.2-1.0 μm, para mapahusay ang oxygen index at char compactness)
• MCA: 5-8 phr (gas-phase mechanism, synergistic sa AHP sa condensed phase)
• Zinc borate: 3-5 phr (nagtataguyod ng pagbuo ng ceramic char at pinipigilan ang nagbabagang)

Inaasahang Pagganap:

• Oxygen index (LOI): ≥32% (pure PU ≈22%);
• UL94 rating: V-0 (1.6 mm kapal);
• Thermal conductivity: 0.45-0.55 W/m·K (kontribusyon ng ATH at zinc borate);
• Kontrol ng lagkit: 25,000-30,000 cP (kinakailangan ang surface treatment para maiwasan ang sedimentation).

Pangunahing Proseso:

• Ang AHP ay dapat na pre-dispersed sa polyol component (Bahagi A) upang maiwasan ang maagang reaksyon sa isocyanate (Bahagi B);
• Ang ATH ay dapat baguhin gamit ang isang silane coupling agent (hal., KH-550) upang mapahusay ang interfacial bonding.

2. Low-Cost General Formulation (Para sa construction sealing, furniture bonding, target UL94 V-1)

Kumbinasyon ng Core Flame Retardant:

• Aluminum hydroxide (ATH): 30-40 phr (karaniwang micron-grade, cost-effective, filler-type na flame retardant);
• Ammonium polyphosphate (APP): 10-15 phr (kasama ang MCA para sa isang intumescent system, na pinapalitan ang mga halogenated na ahente);
• MCA: 5-7 phr (ratio sa APP 1:2~1:3, nagtataguyod ng pagbubula at paghihiwalay ng oxygen);
• Zinc borate: 5 phr (pagpigil sa usok, auxiliary char formation).

Inaasahang Pagganap:

• LOI: ≥28%;
• UL94 na rating: V-1;
• Pagbabawas ng gastos: ~30% (kumpara sa high-flame-retardancy formulation);
• Pagpapanatili ng lakas ng tensile: ≥80% (Ang APP ay nangangailangan ng encapsulation upang maiwasan ang hydrolysis).

Pangunahing Proseso:

• Ang APP ay dapat na microencapsulated (hal., may melamine-formaldehyde resin) upang maiwasan ang pagsipsip ng moisture at pagbuo ng bula;
• Magdagdag ng 1-2 phr hydrophobic fumed silica (hal., Aerosil R202) para sa anti-settling.

3. Low-Viscosity Easy-Process Formulation (Para sa precision electronics bonding, nangangailangan ng mataas na flowability)

Kumbinasyon ng Core Flame Retardant:

• Aluminum hypophosphite (AHP): 5-8 phr (nanosize, D50 ≤1 μm);
• Liquid organic phosphorus flame retardant (BDP alternative): 8-10 phr (hal, halogen-free phosphorus-based DMMP derivatives, pinapanatili ang lagkit);
• Aluminum hydroxide (ATH): 15 phr (spherical alumina composite, pagbabalanse ng thermal conductivity);
• MCA: 3-5 phr.

Inaasahang Pagganap:

• Saklaw ng lagkit: 10,000-15,000 cP (malapit sa mga liquid flame retardant system);
• Pagpapahina ng apoy: UL94 V-0 (pinahusay ng likidong posporus);
• Thermal conductivity: ≥0.6 W/m·K (kontribusyon ng spherical alumina).

Pangunahing Proseso:

• Ang AHP at spherical alumina ay dapat na pinaghalo at nakakalat sa ilalim ng mataas na paggugupit (≥2000 rpm);
• Magdagdag ng 4-6 phr molecular sieve desiccant sa Part B para maiwasan ang AHP moisture absorption.

4. Pagsasama-sama ng mga Teknikal na Punto at Alternatibong Solusyon

1. Synergistic na Mekanismo:

• AHP + MCA:Itinataguyod ng AHP ang dehydration at charring, habang ang MCA ay naglalabas ng nitrogen gas sa pag-init, na bumubuo ng parang pulot-pukyutan na char layer.
• ATH + Zinc borate:Ang ATH ay sumisipsip ng init (1967 J/g), at ang zinc borate ay bumubuo ng borate glass layer upang takpan ang ibabaw.

2. Mga Alternatibong Flame Retardant:

• Mga derivative ng polyphosphazene:High-efficiency at eco-friendly, na may byproduct na paggamit ng HCl;
• Epoxy silicone resin (ESR):Kapag pinagsama sa AHP, binabawasan nito ang kabuuang pagkarga (18% para sa V-0) at pinapabuti ang mga mekanikal na katangian.

3. Pagkontrol sa Panganib sa Proseso:

• Sedimentation:Ang mga anti-settling agent (hal., polyurea-modified type) ay kinakailangan kung ang lagkit <10,000 cP;
• Pagpigil sa paggamot:Iwasan ang labis na alkaline flame retardant (hal., MCA) upang maiwasan ang pagkagambala sa mga reaksyon ng isocyanate.

5. Mga Rekomendasyon sa Pagpapatupad

• Unahin ang pagsubok sa high-flame-retardancy formulation: coated AHP + submicron ATH (average na laki ng particle 0.5 μm) sa AHP:ATH:MCA = 10:20:5 para sa paunang pag-optimize.
• Mga pangunahing pagsubok:
  → LOI (GB/T 2406.2) at UL94 vertical burning;
  → Lakas ng bono pagkatapos ng thermal cycling (-30℃~100℃, 200 oras);
  → Flame retardant precipitation pagkatapos ng pinabilis na pagtanda (60℃/7d).

Flame Retardant Formulation Table