Formulă ignifugă fără halogeni pentru sistemul de acoperire TPU folosind solvent DMF

Formulă ignifugă fără halogeni pentru sistemul de acoperire TPU folosind solvent DMF

Pentru sistemele de acoperire TPU care utilizează dimetilformamidă (DMF) ca solvent, utilizarea hipofosfitului de aluminiu (AHP) și a boratului de zinc (ZB) ca agenți ignifugi necesită o evaluare sistematică. Mai jos este o analiză detaliată și un plan de implementare:

I. Analiza fezabilității hipofosfitului de aluminiu (AHP)

1. Mecanismul și avantajele ignifugării

• Mecanism:
• Se descompune la temperaturi ridicate pentru a genera acizi fosforici și metafosforici, promovând formarea de carbon în TPU (rezistență la flacără în fază condensată).
• Eliberează radicali PO· pentru a întrerupe reacțiile în lanț de ardere (rezistență la flacără în fază gazoasă).
• Avantaje:
• Fără halogeni, emisii reduse de fum, toxicitate redusă, conform cu RoHS/REACH.
• Stabilitate termică bună (temperatura de descompunere ≈300°C), potrivită pentru procesele de uscare a TPU (de obicei <150°C).

2. Provocări și soluții ale aplicației

3. Formulare și proces recomandate

• Exemplu de formulare:
• Bază TPU/DMF: 100 phr
• AHP modificat la suprafață: 20 phr
• Borat de zinc (ZB): 5 phr (sinergie de suprimare a fumului)
• Dispersant (BYK-110): 1,5 phr
• Puncte cheie ale procesului:
• Preamestecați AHP cu dispersant și DMF parțial la turații mari de forfecare (≥3000 rpm, 30 min), apoi amestecați cu suspensia de TPU.
• Uscarea post-acoperire: 120-150°C, prelungiți timpul cu 10% pentru a asigura evaporarea completă a DMF.

II. Analiza fezabilității boratului de zinc (ZB)

1. Mecanismul și avantajele ignifugării

• Mecanism:
• Formează un strat de sticlă B₂O₃ la temperaturi ridicate, blocând oxigenul și căldura (rezistență la flacără în fază condensată).
• Eliberează apa legată (~13%), diluând gazele inflamabile și răcind sistemul.
• Avantaje:
• Efect sinergic puternic cu AHP sau trihidroxid de aluminiu (ATH).
• Supresie excelentă a fumului, ideală pentru aplicații cu emisii reduse de fum.

2. Provocări și soluții ale aplicației

3. Formulare și proces recomandate

• Exemplu de formulare:
• Bază TPU/DMF: 100 phr
• ZB de dimensiuni nanometrice: 8 phr
• AHP: 15 phr
• Agent de umectare (Tego 750W): 1 pcr
• Puncte cheie ale procesului:
• Predispersați ZB în DMF prin măcinare cu bile (dimensiunea particulelor ≤2 μm) înainte de amestecarea cu suspensia de TPU.
• Prelungiți timpul de uscare (de exemplu, 30 de minute) pentru a evita ca umiditatea reziduală să afecteze ignifugarea.

III. Evaluarea sinergică a sistemului AHP + ZB

1. Efecte sinergice ignifuge

• Sinergie în fază gazoasă și fază condensată:
• AHP furnizează fosfor pentru carbonizare, în timp ce ZB stabilizează stratul de carbonizare și suprimă incandescența ulterioară.
• LOI combinat: 28-30%, UL94 V-0 (1,6 mm) realizabil.
• Suprimarea fumului:
• ZB reduce emisia de fum cu >50% (testul calorimetrului conic).

2. Recomandări privind echilibrarea performanței

• Compensarea proprietăților mecanice:
• Adăugați 2-3% plastifiant TPU (de exemplu, policaprolactonă poliol) pentru a menține flexibilitatea (alungire >300%).
• Se utilizează pulberi ultrafine (AHP/ZB <2μm) pentru a minimiza pierderea rezistenței la tracțiune.
• Controlul stabilității procesului:
• Mențineți vâscozitatea suspensiei la 2000-4000 cP (Brookfield RV, ax 4, 20 rpm) pentru o acoperire uniformă.

IV. Comparație cu ignifuganții lichizi pe bază de solvenți

V. Pași recomandați pentru implementare

1. Testare la scară de laborator:

• Evaluați AHP/ZB individual și în combinație (încărcare gradientă: 10%, 15%, 20%).
• Evaluați stabilitatea dispersiei (fără sedimentare după 24 de ore), modificările vâscozității și uniformitatea acoperirii.

1. Validare la scară pilot:

• Optimizați condițiile de uscare (timp/temperatură) și testați rezistența la flacără (UL94, LOI) și proprietățile mecanice.
• Comparați costurile: Dacă AHP+ZB reduce costurile cu >30% față de FR-urile lichide, este viabil din punct de vedere economic.

1. Pregătirea pentru extindere:

• Colaborați cu furnizorii pentru a dezvolta masterbatch-uri AHP/ZB pre-dispersate (pe bază de DMF) pentru o producție simplificată.

VI. Concluzie

Cu procese de dispersie controlată, AHP și ZB pot servi ca ignifuge eficienți pentru acoperirile TPU/DMF, cu condiția:

1. Modificarea suprafeței + dispersie de forfecare ridicatăse aplică pentru a preveni aglomerarea particulelor.
2. AHP (primar) + ZB (sinergist)echilibrează eficiența și costul.
3. Pentrutransparență/flexibilitate ridicatăcerințe, FR-urile lichide cu fosfor și azot (de exemplu, Levagard 4090N) rămân preferabile.

Sichuan Taifeng New Flame Retardant Co., Ltd. (ISO și REACH)

Email: lucy@taifeng-fr.com