Reference Flame-Retardant Formulation para sa Thermosetting Acrylic Adhesive
Upang matugunan ang mga kinakailangan ng UL94 V0 flame-retardant para sa thermosetting acrylic adhesives, kung isasaalang-alang ang mga katangian ng mga umiiral na flame retardant at ang mga detalye ng mga thermosetting system, ang sumusunod na optimized formulation at key analysis ay iminungkahi:
I. Mga Prinsipyo ng Disenyo ng Pagbubuo at Mga Kinakailangan sa Thermosetting System
- Dapat tumugma sa temperatura ng pagpapagaling (karaniwang 120–180°C)
- Dapat makatiis ang mga flame retardant sa pagproseso ng mataas na temperatura (iwasan ang pagkabigo sa agnas)
- Tiyakin ang katatagan ng dispersion sa mga high crosslink-density system
- Balansehin ang lakas ng mekanikal na post-cure at kahusayan sa pag-retardancy ng apoy
II. Synergistic Flame-Retardant System Design
Flame Retardant Function at Thermoset Compatibility
| Flame Retardant | Pangunahing Tungkulin | Thermoset Compatibility | Inirerekomendang Naglo-load |
|---|---|---|---|
| Napakahusay na ATH | Pangunahing FR: Endothermic dehydration, gas-phase dilution | Nangangailangan ng pagbabago sa ibabaw (anti-agglomeration) | ≤35% (nababawasan ng sobrang pag-load ang crosslinking) |
| Aluminyo hypophosphite | Synergist: Char catalyst, radical scavenger (PO·) | Decomp. temp. >300°C, angkop para sa paggamot | 8–12% |
| Zinc borate | Char enhancer: Bumubuo ng malasalamin na hadlang, binabawasan ang usok | Nakikiisa sa ATH (Al-BO char) | 5–8% |
| MCA (Melamine cyanurate) | Gas-phase FR: Naglalabas ng NH₃, pinipigilan ang pagkasunog | Decomp. temp. 250–300°C (temperatura ng curing <250°C) | 3–5% |
III. Inirerekomendang Pagbubuo (Timbang %)
Mga Alituntunin sa Pagproseso ng Bahagi
| Component | ratio | Pangunahing Mga Tala sa Pagproseso |
|---|---|---|
| Thermoset acrylic resin | 45–50% | Uri ng mababang lagkit (hal., epoxy acrylate) para sa mataas na pagkarga ng tagapuno |
| Surface-modified ATH (D50 <5µm) | 25–30% | Pre-treated na may KH-550 silane |
| Aluminyo hypophosphite | 10–12% | Pre-mixed sa ATH, idinagdag sa mga batch |
| Zinc borate | 6–8% | Idinagdag sa MCA; maiwasan ang high-shear degradation |
| MCA | 4–5% | Huling yugto ng mababang bilis na paghahalo (<250°C) |
| Dispersant (BYK-2152 + PE wax) | 1.5–2% | Tinitiyak ang pare-parehong pagpapakalat ng tagapuno |
| Coupling agent (KH-550) | 1% | Pre-treated sa ATH/hypophosphite |
| Curing agent (BPO) | 1–2% | Low-temp activator para sa mabilis na paggamot |
| Anti-settling agent (Aerosil R202) | 0.5% | Thixotropic anti-sedimentation |
IV. Mga Kontrol sa Kritikal na Proseso
1. Proseso ng Pagpapakalat
- Pre-treatment: ATH at hypophosphite na ibinabad sa 5% KH-550/ethanol solution (2h, 80°C drying)
- Pagkakasunod-sunod ng paghahalo:
- Resin + dispersant → Low-speed mixing → Magdagdag ng binagong ATH/hypophosphite → High-speed dispersion (2500 rpm, 20 min) → Magdagdag ng zinc borate/MCA → Low-speed mixing (iwasan ang pagkasira ng MCA)
- Kagamitan: Planetary mixer (vacuum degassing) o three-roll mill (para sa mga ultrafine powder)
2. Paggamot ng Optimization
- Step curing: 80°C/1h (pre-gel) → 140°C/2h (post-cure, iwasan ang MCA decomposition)
- Kontrol ng presyon: 0.5–1 MPa upang maiwasan ang pag-aayos ng tagapuno
3. Synergistic Mechanisms
- ATH + Hypophosphite: Bumubuo ng AlPO₄-reinforced char habang nag-aalis ng mga radical (PO·)
- Zinc borate + MCA: Gas-solid dual barrier (NH₃ dilution + molten glassy layer)
V. Mga Istratehiya sa Pag-tune ng Pagganap
Mga Karaniwang Isyu at Solusyon
| Isyu | Pinag-ugatan | Solusyon |
|---|---|---|
| Tumutulo ignition | Mababang matunaw na lagkit | Taasan ang MCA sa 5% + hypophosphite sa 12%, o magdagdag ng 0.5% PTFE micropowder |
| Pagkalupit pagkatapos ng lunas | Sobrang paglo-load ng ATH | Bawasan ang ATH sa 25% + 5% nano-CaCO₃ (toughening) |
| Pag-imbak ng sedimentation | Mahina ang thixotropy | Taasan ang silica sa 0.8% o lumipat sa BYK-410 |
| LOI <28% | Hindi sapat na gas-phase FR | Magdagdag ng 2% coated red phosphorus o 1% nano-BN |
VI. Mga Sukatan sa Pagpapatunay
- UL94 V0: 3.2 mm na mga sample, kabuuang oras ng apoy <50 s (walang cotton ignition)
- LOI ≥30% (safety margin)
- TGA residue >25% (800°C, N₂)
- Balanse ng mekanikal: Lakas ng makunat >8 MPa, lakas ng paggugupit >6 MPa
Mga Pangunahing Takeaway
- Nakakamit ng V0 rating habang pinapanatili ang mekanikal na integridad.
- Inirerekomenda ang mga maliliit na pagsubok (50g) bago mag-scale.
- Para sa mas mataas na pagganap: 2–3% DOPO derivatives (hal., phosphaphenanthrene) ay maaaring idagdag.
Tinitiyak ng pormulasyon na ito ang pagsunod sa mahigpit na mga pamantayang hindi nagbabaga sa apoy habang ino-optimize ang kakayahang maproseso at pagganap ng end-use.
Oras ng post: Hul-01-2025
