Formulasi Referensi Tahan Api untuk Perekat Akrilik Termosetting
Untuk memenuhi persyaratan tahan api UL94 V0 untuk perekat akrilik termoset, dengan mempertimbangkan karakteristik bahan tahan api yang ada dan kekhususan sistem termoset, berikut ini adalah formulasi optimal dan analisis kunci yang diusulkan:
I. Prinsip Desain Formulasi & Persyaratan Sistem Termosetting
- Harus sesuai dengan suhu pengeringan (biasanya 120–180°C)
- Bahan penghambat api harus tahan terhadap pemrosesan suhu tinggi (menghindari kegagalan dekomposisi).
- Memastikan stabilitas dispersi dalam sistem dengan kepadatan ikatan silang yang tinggi.
- Menyeimbangkan kekuatan mekanik pasca-pengerasan dan efisiensi penghambatan api.
II. Desain Sistem Tahan Api Sinergis
Fungsi Tahan Api & Kompatibilitas Termoset
| Tahan Api | Peran Utama | Kompatibilitas Termoset | Pemuatan yang Disarankan |
|---|---|---|---|
| ATH ultra-halus | FR utama: Dehidrasi endotermik, pengenceran fase gas | Membutuhkan modifikasi permukaan (anti-aglomerasi) | ≤35% (pemuatan berlebihan mengurangi ikatan silang) |
| Aluminium hipofosfit | Sinergis: Katalis arang, penangkap radikal (PO·) | Suhu dekomposisi >300°C, cocok untuk pengeringan | 8–12% |
| Seng borat | Peningkat arang: Membentuk lapisan pelindung seperti 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 pengeringan <250°C) | 3–5% |
III. Rekomendasi Formulasi (Persen Berat)
Pedoman Pemrosesan Komponen
| Komponen | Perbandingan | Catatan Pemrosesan Utama |
|---|---|---|
| Resin akrilik termoset | 45–50% | Jenis viskositas rendah (misalnya, epoksi akrilat) untuk muatan pengisi yang tinggi. |
| ATH yang dimodifikasi permukaannya (D50 <5µm) | 25–30% | Telah diberi perlakuan awal dengan silan KH-550. |
| Aluminium hipofosfit | 10–12% | Sudah dicampur dengan ATH, ditambahkan secara bertahap. |
| Seng borat | 6–8% | Ditambahkan dengan MCA; menghindari degradasi akibat gesekan 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 penghubung (KH-550) | 1% | Diberi perlakuan awal pada ATH/hipofosfit |
| Bahan pengeras (BPO) | 1–2% | Aktivator suhu rendah untuk pengeringan cepat. |
| Zat anti-pengendapan (Aerosil R202) | 0,5% | anti-sedimentasi tiksotropik |
IV. Kontrol Proses Kritis
1. Proses Dispersi
- Pra-perlakuan: ATH & hipofosfit direndam dalam larutan KH-550/etanol 5% (2 jam, pengeringan 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: Mixer planet (degassing vakum) atau penggiling tiga rol (untuk bubuk ultrahalus)
2. Optimalisasi Pengeringan
- Tahapan pengeringan: 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 menangkap radikal (PO·)
- Seng borat + MCA: Penghalang ganda gas-padat (pengenceran NH₃ + lapisan kaca cair)
V. Strategi Penyetelan Kinerja
Masalah Umum & Solusinya
| Masalah | Akar Penyebab | Larutan |
|---|---|---|
| Pengapian yang menetes | Viskositas leleh rendah | Tingkatkan MCA menjadi 5% + hipofosfit menjadi 12%, atau tambahkan 0,5% bubuk mikro PTFE. |
| Kerapuhan pasca-pengeringan | Pemuatan ATH yang berlebihan | Kurangi ATH menjadi 25% + 5% nano-CaCO₃ (penguatan) |
| Sedimentasi penyimpanan | Tixotropi 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 api <50 s (tidak ada penyalaan kapas)
- LOI ≥30% (margin keamanan)
- Residu TGA >25% (800°C, N₂)
- Keseimbangan mekanis: Kekuatan tarik >8 MPa, kekuatan geser >6 MPa
Poin-Poin Penting
- Mencapai peringkat V0 sambil mempertahankan integritas mekanis.
- Uji coba skala kecil (50g) disarankan sebelum peningkatan skala.
- Untuk performa yang lebih tinggi: 2–3% turunan DOPO (misalnya, fosfafenantrena) dapat ditambahkan.
Formulasi ini memastikan kepatuhan terhadap standar tahan api yang ketat sekaligus mengoptimalkan kemudahan pengolahan dan kinerja penggunaan akhir.
Waktu posting: 01 Juli 2025
