Formulasi Bubuk Perekat Poliuretan AB Tahan Api

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

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

Kombinasi Inti Bahan Tahan Api:

• Aluminium hipofosfit (AHP): 8-12 phr (jenis berbasis air berlapis poliuretan direkomendasikan untuk mengatasi masalah pengendapan)
• Aluminium hidroksida (ATH): 20-25 phr (grade 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 (mendorong pembentukan arang keramik dan menghambat pembakaran lambat)

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 (kontribusi dari ATH dan seng borat);
• Pengendalian viskositas: 25.000-30.000 cP (perlakuan permukaan diperlukan untuk mencegah sedimentasi).

Proses Kunci:

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

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

Kombinasi Inti Bahan Tahan Api:

• Aluminium hidroksida (ATH): 30-40 phr (bahan penghambat api tipe pengisi, hemat biaya, dan berukuran mikron standar);
• Amonium polifosfat (APP): 10-15 phr (dikombinasikan dengan MCA untuk sistem intumesen, menggantikan agen halogenasi);
• MCA: 5-7 phr (rasio terhadap APP 1:2~1:3, mendorong pembentukan busa dan isolasi oksigen);
• Seng borat: 5 phr (penekan asap, pembentukan arang tambahan).

Kinerja yang diharapkan:

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

Proses Kunci:

• APP harus dienkapsulasi mikro (misalnya, dengan resin melamin-formaldehida) untuk menghindari penyerapan kelembapan dan pembentukan gelembung;
• Tambahkan 1-2 phr silika fumed hidrofobik (misalnya, Aerosil R202) untuk mencegah pengendapan.

3. Formulasi Viskositas Rendah dan Mudah Diproses (Untuk perekatan elektronik presisi, yang membutuhkan fluiditas tinggi)

Kombinasi Inti Bahan Tahan Api:

• Aluminium hipofosfit (AHP): 5-8 phr (ukuran nano, D50 ≤1 μm);
• Bahan 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 berbentuk bola, menyeimbangkan konduktivitas termal);
• MCA: 3-5 jam.

Kinerja yang diharapkan:

• Kisaran viskositas: 10.000-15.000 cP (mendekati sistem penghambat api cair);
• Ketahanan terhadap api: UL94 V-0 (ditingkatkan dengan fosfor cair);
• Konduktivitas termal: ≥0,6 W/m·K (disumbang oleh alumina berbentuk bola).

Proses Kunci:

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

4. Poin Teknis yang Saling Menggabungkan dan Solusi Alternatif

1. Mekanisme Sinergis:

• AHP + MCA:AHP mendorong dehidrasi dan pembentukan arang, 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. Bahan Penghambat Api Alternatif:

• Turunan polifosfazen:Berkinerja tinggi dan ramah lingkungan, dengan pemanfaatan produk sampingan HCl;
• Resin silikon epoksi (ESR):Bila dikombinasikan dengan AHP, hal ini mengurangi total beban (18% untuk V-0) dan meningkatkan sifat mekanik.

3. Pengendalian Risiko Proses:

• Pengendapan:Zat anti-pengendapan (misalnya, jenis yang dimodifikasi dengan poliurea) diperlukan jika viskositas <10.000 cP;
• Mengatasi penghambatan:Hindari penggunaan bahan penghambat api alkali yang berlebihan (misalnya, MCA) untuk mencegah gangguan pada reaksi isosianat.

5. Rekomendasi Implementasi

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

Tabel Formulasi Bahan Tahan Api