Formulasi Tahan Api Referensi untuk Perekat Akrilik Termoset
Untuk memenuhi persyaratan tahan api UL94 V0 untuk perekat akrilik termoset, dengan mempertimbangkan karakteristik penghambat api yang ada dan kekhususan sistem termoset, formulasi optimal dan analisis utama berikut diusulkan:
I. Prinsip Desain Formulasi & Persyaratan Sistem Thermosetting
- Harus sesuai dengan suhu pengeringan (biasanya 120–180°C)
- Bahan penghambat api harus tahan terhadap pemrosesan suhu tinggi (menghindari kegagalan dekomposisi)
- Pastikan stabilitas dispersi dalam sistem kepadatan ikatan silang tinggi
- Menyeimbangkan kekuatan mekanis pasca-pengeringan dan efisiensi penghambat api
II. Desain Sistem Tahan Api Sinergis
Fungsi Tahan Api & Kompatibilitas Termoset
| Penghambat Api | Peran Utama | Kompatibilitas Termoset | Pemuatan yang Disarankan |
|---|---|---|---|
| ATH ultra-halus | FR Utama: Dehidrasi endotermik, pengenceran fase gas | Memerlukan modifikasi permukaan (anti-aglomerasi) | ≤35% (pemuatan berlebihan mengurangi ikatan silang) |
| Aluminium hipofosfit | Sinergis: Katalis Char, pemulung radikal (PO·) | Suhu dekomposisi >300°C, cocok untuk pengawetan | 8–12% |
| Seng borat | Penguat arang: Membentuk penghalang kaca, mengurangi asap | Bersinergi dengan ATH (Al-BO char) | 5–8% |
| MCA (Melamin sianurat) | FR fase gas: Melepaskan NH₃, menghambat pembakaran | Suhu dekomposisi 250–300°C (suhu curing <250°C) | 3–5% |
III. Formulasi yang Direkomendasikan (Berat %)
Pedoman Pemrosesan Komponen
| Komponen | Perbandingan | Catatan Pemrosesan Utama |
|---|---|---|
| Resin akrilik termoset | 45–50% | Jenis viskositas rendah (misalnya, epoksi akrilat) untuk pengisian pengisi yang tinggi |
| ATH yang dimodifikasi permukaan (D50 <5µm) | 25–30% | Diolah terlebih dahulu dengan KH-550 silana |
| Aluminium hipofosfit | 10–12% | Dicampur dengan ATH, ditambahkan secara bertahap |
| Seng borat | 6–8% | Ditambahkan dengan MCA; hindari degradasi geser tinggi |
| MCA | 4–5% | Pencampuran kecepatan rendah tahap akhir (<250°C) |
| Dispersan (BYK-2152 + lilin PE) | 1,5–2% | Memastikan dispersi pengisi yang seragam |
| Agen kopling (KH-550) | 1% | Diobati terlebih dahulu dengan ATH/hipofosfit |
| Bahan pengawet (BPO) | 1–2% | Aktivator suhu rendah untuk penyembuhan cepat |
| Agen anti-pengendapan (Aerosil R202) | 0,5% | Anti-sedimentasi tiksotropik |
IV. Pengendalian Proses Kritis
1. Proses Dispersi
- Pra-perlakuan: ATH & hipofosfit direndam dalam larutan KH-550/etanol 5% (pengeringan 2 jam, suhu 80°C)
- Urutan pencampuran:
- Resin + dispersan → Pencampuran kecepatan rendah → Tambahkan ATH/hipofosfit yang dimodifikasi → Dispersi kecepatan tinggi (2500 rpm, 20 menit) → Tambahkan seng borat/MCA → Pencampuran kecepatan rendah (hindari degradasi MCA)
- Peralatan: Pencampur planet (degassing vakum) atau penggiling tiga rol (untuk bubuk ultrahalus)
2. Optimasi Penyembuhan
- Pengeringan bertahap: 80°C/1 jam (pra-gel) → 140°C/2 jam (pasca-pengeringan, hindari dekomposisi MCA)
- Kontrol tekanan: 0,5–1 MPa untuk mencegah pengendapan pengisi
3. Mekanisme Sinergis
- ATH + Hipofosfit: Membentuk arang yang diperkuat AlPO₄ sambil membersihkan radikal (PO·)
- Seng borat + MCA: Penghalang ganda gas-padat (pengenceran NH₃ + lapisan kaca cair)
V. Strategi Penyetelan Performa
Masalah Umum & Solusi
| Masalah | Akar Penyebab | Larutan |
|---|---|---|
| Pengapian menetes | Viskositas leleh rendah | Tingkatkan MCA menjadi 5% + hipofosfit menjadi 12%, atau tambahkan 0,5% bubuk mikro PTFE |
| Kerapuhan pasca-pengeringan | Beban ATH yang berlebihan | Kurangi ATH menjadi 25% + 5% nano-CaCO₃ (pengerasan) |
| Sedimentasi penyimpanan | Tiksotropi yang buruk | Tingkatkan silika menjadi 0,8% atau beralih ke BYK-410 |
| LOI <28% | FR fase gas tidak mencukupi | Tambahkan 2% fosfor merah berlapis atau 1% nano-BN |
VI. Metrik Validasi
- UL94 V0: sampel 3,2 mm, total waktu nyala <50 detik (tanpa penyalaan kapas)
- LOI ≥30% (margin keamanan)
- Residu TGA >25% (800°C, N₂)
- Keseimbangan mekanis: Kekuatan tarik >8 MPa, kekuatan geser >6 MPa
Poin-Poin Utama
- Mencapai peringkat V0 dengan tetap menjaga integritas mekanis.
- Uji coba skala kecil (50g) direkomendasikan sebelum peningkatan skala.
- Untuk kinerja yang lebih tinggi: 2–3% turunan DOPO (misalnya, fosfafenantrena) dapat ditambahkan.
Formulasi ini memastikan kepatuhan terhadap standar tahan api yang ketat sekaligus mengoptimalkan kemampuan proses dan kinerja penggunaan akhir.
Waktu posting: 01-Jul-2025
