Perancangan Formula MCA dan Aluminium Hipofosfit (AHP) pada Lapisan Pemisah untuk Tahan Api

Perancangan Formula MCA dan Aluminium Hipofosfit (AHP) pada Lapisan Pemisah untuk Tahan Api

Berdasarkan persyaratan khusus pengguna untuk lapisan pemisah tahan api, karakteristikMelamin Sianurat (MCA)DanAluminium Hipofosfit (AHP)dianalisis sebagai berikut:

1. Kompatibilitas dengan Sistem Bubur

• MCA:
• Sistem perairan:Memerlukan modifikasi permukaan (misalnya, agen penggandeng silana atau surfaktan) untuk meningkatkan dispersibilitas; jika tidak, penggumpalan dapat terjadi.
• Sistem NMP:Mungkin menunjukkan sedikit pembengkakan dalam pelarut polar (disarankan: uji laju pembengkakan setelah perendaman 7 hari).
• AHP:
• Sistem perairan:Dispersibilitas yang baik, tetapi pH harus dikontrol (kondisi asam dapat menyebabkan hidrolisis).
• Sistem NMP:Stabilitas kimia yang tinggi dengan risiko pembengkakan minimal.
  Kesimpulan:AHP menunjukkan kompatibilitas yang lebih baik, sementara MCA memerlukan modifikasi.

2. Ukuran Partikel dan Kemampuan Adaptasi Proses Pelapisan

• MCA:
• D50 Asli: ~1–2 μm; memerlukan penggilingan (misalnya, penggilingan pasir) untuk mengurangi ukuran partikel, tetapi dapat merusak struktur berlapisnya, yang memengaruhi efisiensi penghambat api.
• Keseragaman pasca penggilingan harus diverifikasi (pengamatan SEM).
• AHP:
• D50 Asli: Biasanya ≤5 μm; penggilingan hingga D50 0,5 μm/D90 1 μm dapat dicapai (penggilingan yang berlebihan dapat menyebabkan lonjakan viskositas bubur).
  Kesimpulan:MCA memiliki kemampuan beradaptasi ukuran partikel yang lebih baik dengan risiko proses yang lebih rendah.

3. Daya Rekat dan Tahan Abrasi

• MCA:
• Polaritas rendah menyebabkan daya rekat yang buruk dengan film pemisah PE/PP; membutuhkan 5–10% pengikat berbasis akrilik (misalnya, PVDF-HFP).
• Koefisien gesekan yang tinggi mungkin memerlukan penambahan 0,5–1% nano-SiO₂ untuk meningkatkan ketahanan aus.
• AHP:
• Gugus hidroksil permukaan membentuk ikatan hidrogen dengan pemisah, meningkatkan adhesi, tetapi pengikat poliuretan 3–5% masih diperlukan.
• Kekerasan yang lebih tinggi (Mohs ~3) dapat menyebabkan terlepasnya partikel mikro akibat gesekan yang berkepanjangan (memerlukan pengujian siklik).
  Kesimpulan:AHP menawarkan kinerja keseluruhan yang lebih baik tetapi memerlukan pengoptimalan binder.

4. Stabilitas Termal dan Sifat Dekomposisi

• MCA:
• Suhu dekomposisi: 260–310°C; tidak dapat menghasilkan gas pada suhu 120–150°C, berpotensi gagal menekan pelarian termal.
• AHP:
• Suhu dekomposisi: 280–310°C, juga tidak cukup untuk pembentukan gas suhu rendah.
  Masalah Utama:Keduanya terurai di atas kisaran target (120–150°C).Solusi:
• Perkenalkan sinergis suhu rendah (misalnya, fosfor merah mikroenkapsulasi, kisaran dekomposisi: 150–200°C) atau amonium polifosfat yang dimodifikasi (APP, dilapisi untuk menyesuaikan dekomposisi ke 140–180°C).
• Desain sebuahKomposit MCA/APP (rasio 6:4)untuk memanfaatkan pembangkitan gas suhu rendah APP + penghambatan nyala fase gas MCA.

5. Ketahanan Elektrokimia dan Korosi

• MCA:
• Secara elektrokimia inert, tetapi melamin bebas yang tersisa (kemurnian ≥99,5% diperlukan) dapat mengkatalisis dekomposisi elektrolit.
• AHP:
• Pengotor asam (misalnya, H₃PO₂) harus diminimalkan (uji ICP: ion logam ≤10 ppm) untuk menghindari percepatan hidrolisis LiPF₆.
  Kesimpulan:Keduanya membutuhkan kemurnian tinggi (≥99%), tetapi MCA lebih mudah dimurnikan.

Proposal Solusi Komprehensif

1. Pemilihan Penghambat Api Primer:

• Lebih disukai:AHP (dispersibilitas/adhesi seimbang) + sinergis suhu rendah (misalnya, 5% fosfor merah mikroenkapsulasi).
• Alternatif:Sinergis MCA yang dimodifikasi (cangkok karboksil untuk dispersi berair) + APP.

1. Optimasi Proses:

• Rumus bubur:AHP (90%) + pengikat poliuretan (7%) + bahan pembasah (BYK-346, 0,5%) + penghilang busa (2%).
• Parameter penggilingan:Penggilingan pasir dengan manik-manik ZrO₂ 0,3 mm, 2000 rpm, 2 jam (target D90 ≤1 μm).

1. Tes Validasi:

• Dekomposisi termal:TGA (penurunan berat <1% pada 120°C/2 jam; keluaran gas pada 150°C/30 menit melalui GC-MS).
• Stabilitas elektrokimia:Pengamatan SEM setelah perendaman 30 hari dalam 1M LiPF₆ EC/DMC pada suhu 60°C.

Rekomendasi Akhir

Baik MCA maupun AHP sendiri tidak memenuhi semua persyaratan.sistem hibridadisarankan:

• AHP (matriks)+fosfor merah mikroenkapsulasi (generator gas suhu rendah)+nano-SiO₂(ketahanan abrasi).
• Padukan dengan resin berair berdaya rekat tinggi (misalnya, emulsi komposit akrilik-epoksi) dan optimalkan modifikasi permukaan untuk stabilitas ukuran partikel/dispersi.
  Pengujian lebih lanjutdiperlukan untuk memvalidasi sinergi termal-elektrokimia.