Formula de proiectare pentru MCA și hipofosfit de aluminiu (AHP) în acoperirea separatoarelor pentru ignifugare

Formula de proiectare pentru MCA și hipofosfit de aluminiu (AHP) în acoperirea separatoarelor pentru ignifugare

Pe baza cerințelor specifice ale utilizatorului privind acoperirile separatoare ignifuge, caracteristicileCianurat de melamină (MCA)şiHipofosfit de aluminiu (AHP)sunt analizate după cum urmează:

1. Compatibilitate cu sistemele de nămol

• MCA:
• Sisteme apoase:Necesită modificarea suprafeței (de exemplu, agenți de cuplare silanici sau surfactanți) pentru a îmbunătăți dispersabilitatea; în caz contrar, poate apărea aglomerare.
• Sisteme NMP:Poate prezenta o ușoară umflare în solvenți polari (recomandat: testarea ratei de umflare după imersie timp de 7 zile).
• AHP:
• Sisteme apoase:Dispersabilitate bună, dar pH-ul trebuie controlat (condițiile acide pot provoca hidroliză).
• Sisteme NMP:Stabilitate chimică ridicată cu risc minim de umflare.
  Concluzie:AHP prezintă o compatibilitate mai bună, în timp ce MCA necesită modificări.

2. Dimensiunea particulelor și adaptabilitatea procesului de acoperire

• MCA:
• D50 original: ~1–2 μm; necesită măcinare (de exemplu, măcinare cu nisip) pentru a reduce dimensiunea particulelor, dar poate deteriora structura sa stratificată, afectând eficiența ignifugă.
• Uniformitatea post-măcinare trebuie verificată (observare SEM).
• AHP:
• D50 original: De obicei ≤5 μm; se poate realiza măcinarea până la D50 0,5 μm/D90 1 μm (măcinarea excesivă poate provoca vârfuri de vâscozitate ale suspensiei).
  Concluzie:MCA are o adaptabilitate mai bună a dimensiunii particulelor, cu un risc mai mic de proces.

3. Rezistență la aderență și abraziune

• MCA:
• Polaritatea scăzută duce la o aderență slabă cu peliculele separatoare PE/PP; necesită 5-10% lianți pe bază de acril (de exemplu, PVDF-HFP).
• Un coeficient de frecare ridicat poate necesita adăugarea a 0,5–1% nano-SiO₂ pentru a îmbunătăți rezistența la uzură.
• AHP:
• Grupările hidroxil de suprafață formează legături de hidrogen cu separatorul, îmbunătățind aderența, dar sunt încă necesari lianți poliuretanici în proporție de 3-5%.
• O duritate mai mare (Mohs ~3) poate cauza desprinderea microparticulelor sub frecare prelungită (necesită testare ciclică).
  Concluzie:AHP oferă o performanță generală mai bună, dar necesită optimizarea liantului.

4. Stabilitate termică și proprietăți de descompunere

• MCA:
• Temperatura de descompunere: 260–310°C; nu poate genera gaz la 120–150°C, putând să nu suprime fuga termică.
• AHP:
• Temperatura de descompunere: 280–310°C, de asemenea insuficientă pentru generarea de gaz la temperatură scăzută.
  Problemă cheie:Ambele se descompun peste intervalul țintă (120–150°C).Soluții:
• Se introduc sinergici la temperatură scăzută (de exemplu, fosfor roșu microîncapsulat, interval de descompunere: 150–200°C) sau polifosfat de amoniu modificat (APP, acoperit pentru a ajusta descompunerea la 140–180°C).
• Proiectează unCompozit MCA/APP (raport 6:4)pentru a valorifica generarea de gaz la temperatură scăzută a APP + inhibarea flăcării în fază gazoasă a MCA.

5. Rezistență electrochimică și la coroziune

• MCA:
• Melamina liberă reziduală, inertă electrochimic, dar cu puritate ≥99,5% necesară, poate cataliza descompunerea electroliților.
• AHP:
• Impuritățile acide (de exemplu, H₃PO₂) trebuie reduse la minimum (test ICP: ioni metalici ≤10 ppm) pentru a evita accelerarea hidrolizei LiPF₆.
  Concluzie:Ambele necesită o puritate ridicată (≥99%), dar MCA este mai ușor de purificat.

Propunere de soluție completă

1. Selecție principală ignifugă:

• Preferat:AHP (dispersabilitate/aderență echilibrată) + agent sinergic la temperatură scăzută (de exemplu, fosfor roșu microîncapsulat 5%).
• Alternativă:MCA modificat (grefat cu carboxil pentru dispersie apoasă) + agent sinergic APP.

1. Optimizarea proceselor:

• Formula suspensiei:AHP (90%) + liant poliuretanic (7%) + agent de umectare (BYK-346, 0,5%) + antispumant (2%).
• Parametri de măcinare:Moară de nisip cu sfere de ZrO₂ de 0,3 mm, 2000 rpm, 2 h (D90 ≤1 μm).

1. Teste de validare:

• Descompunere termică:TGA (pierdere în greutate <1% la 120°C/2h; debit de gaz la 150°C/30min prin GC-MS).
• Stabilitate electrochimică:Observare SEM după imersie timp de 30 de zile în 1M LiPF₆ EC/DMC la 60°C.

Recomandare finală

Nici MCA, nici AHP nu îndeplinesc singure toate cerințele.sistem hibridse recomandă:

• AHP (matrice)+fosfor roșu microîncapsulat (generator de gaz la temperatură joasă)+nano-SiO₂(rezistență la abraziune).
• Se combină cu o rășină apoasă cu aderență ridicată (de exemplu, o emulsie compozită acrilică-epoxidică) și se optimizează modificarea suprafeței pentru stabilitatea dimensiunii particulelor/dispersiei.
  Testare suplimentarăeste necesară pentru validarea sinergiei termo-electrochimice.