Formulasi Perekat Serbuk Poliuretana AB Tahan Api

Formulasi Perekat Serbuk Poliuretana AB Tahan Api
Berdasarkan permintaan formulasi penghambat api bebas halogen untuk perekat poliuretan AB, dikombinasikan dengan karakteristik dan efek sinergis penghambat api seperti aluminium hipofosfit (AHP), aluminium hidroksida (ATH), seng borat, dan melamin sianurat (MCA), tiga skema peracikan berikut dirancang. Formulasi ini bebas klorin dan berfokus pada optimalisasi efisiensi penghambat api, kompatibilitas kinerja fisik, dan kelayakan proses:

1. Formulasi Tahan Api Tinggi (Untuk pot elektronik, enkapsulasi baterai, target UL94 V-0)

Kombinasi Penghambat Api Inti:

• Aluminium hipofosfit (AHP): 8-12 phr (jenis berlapis poliuretan berbasis air direkomendasikan untuk mengatasi masalah presipitasi)
• Aluminium hidroksida (ATH): 20-25 phr (kadar submikron, 0,2-1,0 μm, untuk meningkatkan indeks oksigen dan kekompakan arang)
• MCA: 5-8 phr (mekanisme fase gas, sinergis dengan AHP dalam fase terkondensasi)
• Seng borat: 3-5 phr (meningkatkan pembentukan arang keramik dan menghambat pembakaran)

Kinerja yang Diharapkan:

• Indeks oksigen (LOI): ≥32% (PU murni ≈22%);
• Peringkat UL94: V-0 (ketebalan 1,6 mm);
• Konduktivitas termal: 0,45-0,55 W/m·K (disumbangkan oleh ATH dan seng borat);
• Kontrol viskositas: 25.000-30.000 cP (perawatan permukaan diperlukan untuk mencegah sedimentasi).

Proses Utama:

• AHP harus didispersikan terlebih dahulu dalam komponen poliol (Bagian A) untuk menghindari reaksi dini dengan isocyanate (Bagian B);
• ATH harus dimodifikasi dengan agen penggandeng silana (misalnya, KH-550) untuk meningkatkan ikatan antarmuka.

2. Formulasi Umum Berbiaya Rendah (Untuk penyegelan konstruksi, perekatan furnitur, target UL94 V-1)

Kombinasi Penghambat Api Inti:

• Aluminium hidroksida (ATH): 30-40 phr (pengisi penghambat api jenis hemat biaya, kadar mikron standar);
• Amonium polifosfat (APP): 10-15 phr (dikombinasikan dengan MCA untuk sistem intumescent, menggantikan agen terhalogenasi);
• MCA: 5-7 phr (rasio terhadap APP 1:2~1:3, meningkatkan pembusaan dan isolasi oksigen);
• Seng borat: 5 phr (penghalang asap, pembentukan arang tambahan).

Kinerja yang Diharapkan:

• LOI: ≥28%;
• Peringkat UL94: V-1;
• Pengurangan biaya: ~30% (dibandingkan dengan formulasi tahan api tinggi);
• Retensi kekuatan tarik: ≥80% (APP memerlukan enkapsulasi untuk mencegah hidrolisis).

Proses Utama:

• APP harus dimikroenkapsulasi (misalnya, dengan resin melamin-formaldehida) untuk menghindari penyerapan air dan pembentukan gelembung;
• Tambahkan 1-2 phr silika berasap hidrofobik (misalnya, Aerosil R202) untuk anti-pengendapan.

3. Formulasi Proses Mudah dengan Viskositas Rendah (Untuk ikatan elektronik presisi, membutuhkan kemampuan alir tinggi)

Kombinasi Penghambat Api Inti:

• Aluminium hipofosfit (AHP): 5-8 phr (berukuran nano, D50 ≤1 μm);
• Penghambat api fosfor organik cair (alternatif BDP): 8-10 phr (misalnya, turunan DMMP berbasis fosfor bebas halogen, mempertahankan viskositas);
• Aluminium hidroksida (ATH): 15 phr (komposit alumina bulat, menyeimbangkan konduktivitas termal);
• MCA: 3-5 kata.

Kinerja yang Diharapkan:

• Kisaran viskositas: 10.000-15.000 cP (dekat dengan sistem penghambat api cair);
• Tahan api: UL94 V-0 (ditingkatkan dengan fosfor cair);
• Konduktivitas termal: ≥0,6 W/m·K (disumbangkan oleh alumina bulat).

Proses Utama:

• AHP dan alumina bulat harus dicampur dan didispersikan bersama di bawah geseran tinggi (≥2000 rpm);
• Tambahkan pengering saringan molekuler 4-6 phr ke Bagian B untuk mencegah penyerapan kelembapan AHP.

4. Menggabungkan Poin Teknis & Solusi Alternatif

1. Mekanisme Sinergis:

• AHP + MCA:AHP mendorong dehidrasi dan pengarangan, sementara MCA melepaskan gas nitrogen saat dipanaskan, membentuk lapisan arang seperti sarang lebah.
• ATH + Seng borat:ATH menyerap panas (1967 J/g), dan seng borat membentuk lapisan kaca borat untuk menutupi permukaan.

2. Penghambat Api Alternatif:

• Turunan polifosfazena:Efisiensi tinggi dan ramah lingkungan, dengan pemanfaatan HCl sebagai produk sampingan;
• Resin silikon epoksi (ESR):Bila dikombinasikan dengan AHP, ia mengurangi beban total (18% untuk V-0) dan meningkatkan sifat mekanis.

3. Pengendalian Risiko Proses:

• Pengendapan:Agen anti-pengendapan (misalnya jenis yang dimodifikasi poliurea) diperlukan jika viskositas <10.000 cP;
• Penghambatan penyembuhan:Hindari penggunaan penghambat api alkali yang berlebihan (misalnya, MCA) untuk mencegah gangguan pada reaksi isocyanate.

5. Rekomendasi Implementasi

• Prioritaskan pengujian formulasi tahan api tinggi: AHP berlapis + ATH submikron (ukuran partikel rata-rata 0,5 μm) pada AHP:ATH:MCA = 10:20:5 untuk pengoptimalan awal.
• Tes utama:
  → LOI (GB/T 2406.2) dan pembakaran vertikal UL94;
  → Kekuatan ikatan setelah siklus termal (-30℃~100℃, 200 jam);
  → Presipitasi penghambat api setelah penuaan dipercepat (60℃/7 hari).

Tabel Formulasi Penghambat Api